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| ▲ TRPC5 및 세포 내 칼슘 유입 제어를 통한 그래핀 양자점의 신장섬유화 치료 메커니즘 (사진=그래핀스퀘어케미칼 제공) |
[mdtoday=신창호 기자] 국내 연구진이 신소재인 그래핀 양자점(Graphene Quantum Dots)을 활용해 새로운 신장 섬유화 치료 가능성을 제시했다.
이번 연구는 김연수 서울대학교 의과대학 교수(前서울대병원장, 한국국제의료협회장, 국립대학병원협회장, 대한대학병원협의회장), 양승희 서울대학교 의학연구원 교수, 홍병희 서울대학교 화학부 교수(융기원 그래핀융합기술연구센터장), 그래핀스퀘어케미칼 연구팀이 함께 했다.
연구 결과는 세계적인 학술단체 윌리 (Wiley)에서 발간하는 권위있는 학술지인 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)에 지난해 12월 30일 표지논문으로 선정돼 출판됐다.(공동 1저자 김규홍 박사과정(서울대학교 의과대학), 박종보 박사(그래핀스퀘어케미칼), 안정남 교수(한림대학교 의과대학))
신장 섬유화는 만성콩팥병이 진행됨에 따라 만성적 염증반응, 활성산소(Reactive Oxygen Species, ROS) 생성, 세포 사멸화 촉진 등에 의해 콩팥이 딱딱해지고 본래의 기능을 상실하는 현상으로, 투석 및 신장이식이 필요한 말기 신부전으로 발전할 위험성이 높다. 세계적으로 성인인구 10명 중 1명(5억명 이상)이 신장질환을 겪고 있으나, 현재까지 마땅한 근본적인 치료제가 없는 형편으로 의료, 사회 경제적 부담이 매우 높은 질환이다.
연구팀은 이번 공동연구 결과를 통해 그래핀 양자점이 신장조직의 염증을 제어해 기능을 정상화하며, 신장 섬유화를 효과적으로 억제 및 예방하는 것을 확인했다. 그래핀 양자점은 그래핀의 가장 작은 형태로 약 10나노미터 이하의 크기를 가지는 탄소 구조의 나노물질로서, 최근 낮은 독성, 높은 용해도, 우수한 항산화 기능 등으로 염증성 및 만성 퇴행성 질환 등의 새로운 질병 치료제 및 약물 운반체로 주목받고 있다.
연구팀은 아드리아마이신 유도 신증 동물모델(항암제를 이용한 신독성 모델) 실험을 통해 그래핀 양자점이 투여된 그룹에서 대조군에 비해 뚜렷하게 단백뇨 감소 및 신 기능 개선, 조직 섬유화 억제, 염증 감소, 세포사멸 감소가 일어남을 확인했다.
또한, 5/6 신장 절제술 동물모델 실험을 통해 그래핀 양자점 투여 그룹에서 혈압 안정화 및 단백뇨 감소, 신기능 개선, 염증 억제, 미토콘드리아 호흡률 및 기능이 회복됨을 확인했다. 특히, 그래핀 양자점을 전 처치했을 때도 후 처치했을 때와 마찬가지로 뚜렷한 개선 효과를 보인 만큼, 질병의 치료뿐만 아니라 예방에도 효과가 있음을 확인했다.
더욱이 현재 의료용 약물로 사용되고 있는 칼슘 채널 차단제(CCB; amlodipine) 및 항산화제인 비타민 C와 그래핀 양자점의 치료 효과를 비교한 실험에서, 그래핀 양자점이 신장 섬유화 치료뿐만 아니라 칼슘 채널인 TRPC5(Transient Receptor Potential Canonical 5) 조절에서도 더욱 강력한 효과를 나타냈으며, 특히 하이드록시 라디칼(·OH)과 같은 활성산소종을 효과적으로 제거해 산화 스트레스를 예방 및 억제하는 능력이 뛰어남을 확인했다.
김연수 서울대학교 의과대학 교수는 “신장질환 특이적인 치료약제가 부족한 상황에서 이러한 발견은 다양한 신장질환의 새로운 치료제로서 잠재력을 최초로 제시했다는 점에서 중요한 진전으로 평가된다”고 말했다.
박종보 그래핀스퀘어케미칼 대표는 “이번 연구 결과는 그래핀 양자점과 같은 나노메디슨이 기존 치료제로는 해결하지 못했던 신장의 염증과 섬유화를 억제하고 예방하는 중요한 가능성과 방향성을 보여준다”며, “그래핀스퀘어케미칼이 서울대학교로부터 이전받은 특허기술을 바탕으로 신약물질의 대량 생산 및 유효성 검증을 통해 이르면 2028년 글로벌 임상에 돌입할 계획”이라고 밝혔다.
한편 이번 신약개발을 주도할 그래핀스퀘어케미칼(구 바이오그래핀)은 2017년 홍병희 서울대 교수가 설립한 벤처기업으로 그래핀 기반 고기능성 화학소재 및 파킨슨병, 알츠하이머병 등의 신약개발에도 도전하고 있다.
메디컬투데이 신창호 (ssangdae98@mdtoday.co.kr)
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