KAIST, 몸 속 물질 이용한 염증 치료제 개발

전상용 교수
전상용 교수

신체 내 항산화 물질을 이용한 새로운 항염증 나노 의약품이 개발됐다.

KAIST는 전상용 생명과학과 교수 연구팀이 빌리루빈이라 불리는 생리활성 물질을 기반으로 하는 100㎚ 크기의 만성 및 급성 난치성 염증질환 치료용 의약품을 개발했다고 19일 밝혔다.

연구 결과는 화학 분야 국제학술지 `앙게반테 케미(Angewandte Chemie international Edition)` 5월 4일자 온라인 판에 실렸다. 제1저자는 이용현 KAIST 생명과학과 연구원(박사과정)이다.

최근 고분자나 무기 나노입자 등의 나노 소재들이 질병 진단 및 치료용 나노의약품으로 개발되고 있다. 그러나 대부분 인공 소재여서 생분해성 및 생체 적합성이 낮다는 단점이 있다.

연구팀은 생체 적합성 문제 해결을 위해 우리 몸속에 존재하는 항산화 및 면역조절 물질인 빌리루빈에 주목했다.

빌리루빈은 노란색 담즙 색소로, 헤모글로빈에 존재하는 산소 결합 물질인 헴(Heme)의 최종 대사체다. 혈중 농도가 높아지면 황달 원인이 돼 예전에는 쓸데없는 물질로 여겨졌다. 하지만 근래 발표된 역학조사에 따르면 빌리루빈 혈중 농도가 높을수록 심혈관 질환이나 암 발병 가능성이 현저히 낮아진다는 사실이 밝혀졌다. 활성산소 제거와 염증 관련 면역세포 조절 기능도 동물 실험으로 확인됐다.

KAIST, 몸 속 물질 이용한 염증 치료제 개발
KAIST, 몸 속 물질 이용한 염증 치료제 개발

다만 물에 거의 녹지 않는 특성 때문에 빌리루빈을 실제 치료에 적용하지는 못했다.

연구팀은 빌리루빈에 초친수성 고분자인 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 결합한 `페길화 빌리루빈`을 합성하는 방법으로 이 문제를 풀었다. 수용액에서 자가 조립시켜서 직경이 약 100㎚인 빌리루빈 나노입자로 재탄생시켰다.

이 빌리루빈 나노입자는 항산화 및 항염증 효능은 그대로 유지하면서 신체에 축적되지 않고 배설돼 빌리루빈의 장점만 갖는다.

효능 확인을 위해 난치성 만성 염증 대표 질병인 대장염의 모델을 쥐에게 투여한 후 빌리루빈 나노입자를 투여했다. 염증이 형성된 부위에 나노입자가 선택적으로 분포됐고, 대장염 진행 차단에 효과가 있음을 확인했다.

장 길이가 짧아지고 혈변 등 부작용이 생기는 대조군과는 다르게 정상의 생쥐와 비슷한 수준으로 회복된 것도 확인했다. 황달 등 부작용도 발생하지 않았다.

빌리루빈 나노입자가 대장염 모델 외에도 허혈성 간질환, 천식, 췌장소도세포 이식 동물 모델에서 우수한 효과를 보임으로써 범용 항염증 나노의약품이 될 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 앞으로 국내외 연구진과 전임상 및 임상 실험을 수행할 예정이다.

이 연구는 한국연구재단 글로벌연구실 및 KAIST 시스템헬스케어 사업의 지원을 받아 수행됐다.

전상용 교수는 “생분해성 및 생체 적합성이 높고 대량 생산이 가능해 곧바로 임상 적용도 가능하다”고 말했다.

대전=박희범 과학기술 전문기자 hbpark@etnews.com

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