▲ 포스텍 화학공학과·융합대학원 차형준 교수(왼쪽), 화학공학과 통합과정 이혁준 씨.
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(포항공과대학교) 연구진이 홍합 접착단백질을 활용해 정상 조직에서는 면역세포를 피해 이동하다가 암 조직에서만 항암제를 방출하는 차세대 약물 전달 기술을 개발했다.
난치성 암으로 꼽히는 췌장암 치료의 효율을 높이고 항암제 부작용을 줄일 수 있는 새로운 치료 플랫폼으로 주목받고 있다.
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화학공학과·융합대학원 차형준 교수와 화학공학과 통합과정 이혁준 씨 연구팀이 개발한 이번 연구 성과가 생체소재 분야 국제학술지 ‘Biomaterials’ 온라인판에 게재됐다고 9일 밝혔다.
췌장암은 몸속 깊은 곳에 위치해 조기 발견이 어렵고 주변 장기로 빠르게 전이되는 대표적인 난치성 암이다. 현재 널리 사용되는 항암제인 젬시타빈(Gemcitabine)은 혈액에서 빠르게 분해되고 정상 세포에도 영향을 미쳐 치료 효과와 부작용 모두에서 한계를 보여 왔다.
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연구팀은 이를 해결하기 위해 젖은 바위에도 강하게 달라붙는 홍합의 접착 원리를 활용했다. 분자합성생명공학 기술로 생산한 홍합 접착단백질로 나노입자를 제작한 뒤 내부에 젬시타빈을 담고, 표면에는 생체적합성 고분자인 폴리에틸렌글리콜(PEG) 보호막을 입혔다.
이 보호막은 혈액 속에서는 나노입자의 접착력을 감춰 면역세포의 공격을 피하도록 하는 ‘스텔스’ 역할을 한다.
연구의 핵심은 암 조직에서만 보호막이 제거되도록 설계한 ‘공간 제어형 자극 반응 시스템’이다.
연구팀은 췌장암 조직에서 많이 분비되는 효소인 MMP2에 의해서만 분해되는 특수 펩타이드를 보호막 연결부에 적용했다. 이에 따라 나노입자는 혈액에서는 보호막을 유지하지만 암 조직에 도달하면 보호막이 벗겨지면서 홍합 접착단백질의 강한 접착력이 활성화되고, 암 조직에 오래 머물며 항암제를 지속적으로 방출한다.
동물실험에서도 치료 효과는 뚜렷했다.
췌장암 동물모델에 나노입자를 정맥 투여한 결과 기존 항암제 단독 투여나 일반 나노입자보다 암 조직 내 축적과 체류 시간이 60% 이상 증가했다. 종양의 부피와 무게는 기존 치료군보다 절반 이하로 감소했으며, 전신 독성은 관찰되지 않았다. 조직 분석에서도 암세포가 광범위하게 사멸한 것으로 확인됐다.
연구팀은 이번 기술이 항암제를 암 조직에 선택적으로 전달해 치료 효과를 높이는 동시에 정상 조직으로 전달되는 약물량을 줄여 부작용까지 감소시킬 수 있을 것으로 기대하고 있다.
또 췌장암뿐 아니라 약물 전달이 어려운 다양한 난치성 고형암 치료에도 적용 가능한 차세대 표적 약물 전달 플랫폼으로 발전시킬 계획이다.
차형준 교수는 “이번에 개발한 플랫폼은 정맥주사만으로도 암 조직에서 선택적으로 활성화돼 약물을 방출하는 새로운 개념의 전신 항암 치료 기술”이라며 “치료 효과는 높이고 부작용은 줄여 췌장암을 비롯한 난치성 고형암 환자들에게 새로운 치료 가능성을 제시할 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단(NRF)의 국가연구실(NRL) 2.0 사업과 과학기술사업화진흥원(COMPA)의 국가연구개발 우수연구성과 확산촉진 지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
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