IBS 나노입자 연구단, 치매치료 효과 확인

미토콘드리아 표적 나노입자 합성 성공… 알츠하이머병 치료 신약 가능성 높여

▲활성 산소 제거 능력이 계속 유지되는 3nm 크기 산화세륨 나노입자 표면에 TPP가 결합된 친수성과 소수성을 모두 지닌 polymer를 입혀 캡슐화하였다(상). 막전위 45mV. 전체 크기 22nm인 미토콘드리아 표적 나노입자가 합성되었다. 전자 현미경 사진에서 3nm 크기가 보인다(하).(제공= IBS)

국내연구진이 알츠하이머성 치매 치료에 다가서는 신약개발에 새로운 가능성을 제시했다.
　
기초과학연구원(IBS 원장 김두철)은 나노입자 연구단 현택환 단장(서울대 화학생물공학부 교수)과 묵인희 교수(서울대 의과대학 생화학교실 교수) 연구진이 자체 개발한 산화세륨(CeO2, 세리아 ceria) 기반 미토콘드리아 표적 나노입자 항산화제가 생쥐의 알츠하이머병 치료에 효과가 있음을 밝혀냈다.
　
이는 연구진이 미토콘드리아 내 활성산소 제거를 위한 항산화제 개발을 목표로 나노분야와 의생명분야간 공동연구를 진행하면서 강력한 항산화제인 산화세륨 나노입자(3㎚·30억분의 1m)표면에 미토콘드리아 표적물질인 TPP(Triphenylphosphonium)잔기를 입혀 새로운 미토콘드리아 표적 나노입자를 합성하는데 성공한데 따른 것이다.

▲미토콘드리아 표적 산화세륨 나노입자의 공초점 현미경 사진으로 합성된 미토콘드리아 표적 산화세륨 나노입자를 세포에 처리했을 때, 세포 안으로 들어가서 미토콘드리아에 위치함을 알 수 있다(상). 또한 일반 산화세륨 나노입자와 비교했을 때 미토콘드리아와의 겹침정도가 훨씬 증가하는 것을 확인했다(하).

　
새로운 나노입자는 TPP잔기의 작용으로 세포내 미토콘드리아 속으로 들어가 머물면서 알츠하이머 등 각종 질병의 원인으로 지목되는 미토콘드리아 내 활성산소를 지속적으로 제거하도록 만들어졌다.
　
연구팀은 이를 실험용 알츠하이머 생쥐의 뇌에 주입하는 실험을 통해 새로운 나노입자가 생쥐 뇌 속 손상된 신경세포를 회복시키고 신경염증반응을 완화하는 등 알츠하이머병 치료에 효과가 있음을 확인했다.

▲미토콘드리아 표적 산화세륨 나노입자가 알츠하이머병 모델 생쥐의 신경세포에 미치는 영향.
알츠하이머병 모델 생쥐의 신경세포는 정상생쥐에 비해 그 수가 감소되어있다. 하지만 미토콘드리아 표적 산화세륨 나노입자(초록색)를 뇌에 주입하였을 때 감소된 신경세포의 수가 회복된 것을 알 수 있다.

▲ 미토콘드리아 표적 산화세륨 나노입자가 알츠하이머병 모델 생쥐에서 나타나는 신경염증반응에 미치는 영향.
알츠하이머병 모델 생쥐의 뇌에서는 성상세포(붉은색)와 소교세포(파란색)가 늘어나 신경염증반응이 증가한다. 하지만 미토콘드리아 표적 산화세륨 나노입자(초록색)를 뇌에 주입한 경우 신경염증반응이 감소된 것을 알 수 있다.(제공= 기초과학연구원)

　
연구진은 이번 연구성과와 관련 “나노·의생명분야 공동연구를 통해 여러 질병의 원인으로 꼽히는 미토콘드리아 내 활성산소를 효과적으로 제거할 수 있는 새로운 나노입자의 합성에 성공했다”면서 “이번 연구가 알츠하이머뿐 아니라 여러 신경퇴행성 질환의 치료제 개발에도 획기적 전환점을 가져올 것으로 기대한다”고 밝혔다.
　
이번 연구결과는 화학분야 세계 최고 권위의 학술지인 ‘ACS Nano’2월11일자 온라인 판에 실렸다.

이승규 기자 esk@