'미토콘드리아만 공격하라' 나노약물전달체 개발

가톨릭대 강한창 교수팀, 암세포 사멸 유도

▲강한창 가톨릭대 교수

세포 내 미토콘드리아만 공격하는 나노약물전달체가 개발돼 관련 치료제 및 개선제 개발 등에 적용될 것으로 기대된다.

한국연구재단에 따르면 가톨릭대 강한창<사진>교수와 조동율 연구원, 조하나 연구원 등은 세포의 에너지를 생성하는 소기관인 미토콘드리아에 약물을 효율적으로 표적 전달할 수 있는 자기조립형 나노입자를 개발, 암세포 실험을 통해 효과를 확인했다. 연구 결과는 재료 분야의 권위를 인정받는 학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼지' 온라인판 8월6일자에 게재됐다.

미토콘드리아는 세포 내 에너지를 생산하는 소기관으로, 기능을 잃게 되면 세포는 손상되고 사멸에 이르게 되는 만큼 미토콘드리아를 표적으로 항암물질을 전달하면 세포의 에너지 생성을 막고 자살을 촉진해 암세포 사멸을 유도할 수 있다.

최소한의 약물로 부작용은 줄이고, 약효는 극대화해 주목받고 있는 표적 나노약물전달체는 약물을 나노 물질로 전달해 표적한 국소 부위에만 약효가 발생하도록 유도하는 기술이다. 문제는 지금까지 개발된 세포표적 나노약물전달체는 특정 세포 내로 약물을 표적 전달할 수는 있지만, 특정 세포소기관에까지 표적하는 능력이 부족해 약물 효과를 극대화하는 데는 한계가 있었다.

연구진은 물을 싫어하는 생분해성 고분자인 폴리입실론카프로락톤의 양 쪽 끝에 물을 좋아하는 미토콘드리아 표적물질(TPP)을 화학적으로 결합해 TPCL 나노입자(TPP-PCL-TPP)를 만든데 이어, 이 물질을 물에 넣어 형성된 자기조립 나노입자를 만들었다.

이 나노입자는 기존 나노전달체와 달리 표적물질이 스스로 나노입자를 형성하는 자기조립성을 갖기 때문에 입자 형성 능력과 세포소기관 표적 능력이 강하다는 게 연구진의 설명이다.

연구진은 주로 핵을 표적하는 약물(독소루비신 염화염)을 TPCL 나노입자에 넣어 투여하는 세포실험을 진행한 결과 핵보다 미토콘드리아에 약물이 2~7배 더 많이 전달되고, 암세포 사멸능력은 기존 항암제보다 7.5~18배 우수한 것으로 확인됐다고 부연설명했다. 또 이 나노입자는 제조 방법에 따라 방울 모양, 막대 모양 등 형태 조절이 가능하고, 형태에 따라 세포 내 약물전달 효율 및 약물 방출속도를 조절할 수 있다고 연구진은 덧붙였다.

강한창 교수는 “이번 성과는 항암제는 물론, 다양한 미토콘드리아 관련 질환 치료제와 기능개선제에 적용될 수 있다”며 “부작용이 없고, 약효과 극대화된 세포소기관 표적 나노약물전달체 개발에 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.

최두선 기자