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| ▲ 연세대학교 의과대학 의학공학교실 성학준‧유승은 교수, 김주은 박사과정생, 세브란스병원 심장내과 정세용 강사 (사진= 세브란스병원 제공) |
[mdtoday=김미경 기자] 면역세포를 활용해 약물을 표적 부위까지 효과적으로 전달하는 혁신적인 플랫폼이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 이 기술은 기존 약물 직접 투여 방식보다 전달 효율을 최대 30배까지 향상시킨 것으로 나타났다.
세브란스병원 심장내과 정세용 강사 연구팀은 아스피린을 면역세포인 단핵구에 탑재해 염증 부위까지 이동시키는 방식으로 약물의 세포 전달 비율을 획기적으로 높였다고 26일 밝혔다.
이번 연구 성과는 소재 분야의 권위 있는 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼스(Advanced Functional Materials, IF 18.5)'에 게재됐다.
아스피린은 염증과 혈소판 응집을 동시에 억제하는 약물로 다양한 염증성 및 심혈관질환 치료에 널리 사용되고 있다. 그러나 체내에서 간을 통해 빠르게 대사되어 작용시간이 짧고, 국소적 염증 부위나 혈관 병변에 정밀하게 표적하기 어려운 한계가 있었다.
연구팀은 이러한 약물 전달 체계의 한계를 극복하기 위해 매개체를 통해 약물을 세포 간 전달할 수 있는 새로운 시스템을 고안했다. 이 시스템은 아스피린을 구형 나노입자에 탑재한 후 마우스 꼬리 정맥에 주입했다.
주입된 아스피린과 나노입자는 면역 기능을 담당하는 비장으로 이동해 면역세포인 단핵구에 흡수된다. 이후 단핵구는 염증 신호가 발생한 병변 부위로 이동하며 나노입자에 탑재된 아스피린을 운반한다.
병변 부위에 도달한 단핵구는 세포외소포를 생성해 내부의 아스피린을 주변 염증세포와 혈소판에 전달하는 '핸드오버 메커니즘'을 작동시킨다. 세포외소포는 세포 내 물질을 포장해 이웃 세포에 전달하는 역할을 한다.
연구팀은 염증이 심할수록 카베올린이라는 단백질의 발현이 증가하며, 이 단백질이 세포 간 약물 전달의 핵심 역할을 한다는 사실을 영상으로 확인했다.
다리 근육, 간, 혈관 등 다양한 조직에 염증을 유도한 마우스 실험에서 이 시스템의 효과가 검증했다. 염증 지표인 COX-2 효소의 억제효과는 핸드오버 방식으로 아스피린을 투입했을 때 아스피린만 넣었을 때보다 약 90% 향상됐으며, 약물 전달량은 30배 증가했다.
또한 세포외소포를 통해 아스피린을 혈소판에 전달했을 때 정맥 주사 한 번으로 항혈전 효과가 7일 이상 지속됐다. 이는 아스피린만 투여했을 때의 지속 효과인 2시간 30분에 비해 현저히 향상된 결과다.
성학준 교수는 "이번 연구는 염증 반응에 따라 활성화하는 세포 간 약물 전달 메커니즘을 영상으로 규명한 데 큰 의미가 있다"며 "단순한 표적 전달을 넘어 치료 효과를 주변 세포로 확산시킬 수 있는 정밀 치료 플랫폼으로, 암이나 심혈관질환 등 다양한 질환에 폭넓게 응용할 수 있다"고 설명했다.
메디컬투데이 김미경 기자(sallykim0113@mdtoday.co.kr)
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