암 치료 과정에서 약물 반복 투여 시, 체내 면역 반응에 의해 치료 효과가 떨어지던 고질적인 문제를 해결할 방법이 나왔다. 고려대학교(총장 김동원) 화학과 김종승 교수 연구팀이 차세대 광역학치료 ‘나노 플랫폼(KD1@HPEG NPs)’을 개발했다.

 

폴리에틸렌 글리콜(PEG)은 미세한 나노 입자에 약물을 담아 원하는 병변 부위에 정확하게 전달하는 기술인 ‘나노 약물 전달 시스템’에 널리 사용되고 있다.

 

 

▲(왼쪽부터)고려대 화학과 딩치항(Ding Qihang) 박사(제1저자), 고려대 화학과 화스웨이(Hua Siwei) 석사과정(공동저자), 고려대 화학과 김고은 박사과정(공동저자), 고려대 화학과 김종승 교수(교신저자)

 

그러나 이 나노 약물을 반복적으로 투여할 경우, 면역계가 외부 물질로 인식해 혈액에서 빠르게 제거하는 현상이 발생한다. 이에 따라 약물이 몸속에 머무르는 시간이 줄어들고, 종양에 축적되는 양도 감소하여 치료 효과가 떨어지는 문제가 있었다.

 

*폴리에틸렌 글리콜(PEG): 물에 잘 녹고 독성이 없어 의약품에 널리 쓰이는 고분자 물질로, 우리 몸의 면역 세포 공격을 피해 약물이 혈액에서 오래 머물도록 돕는 보호막 역할을 한다

 

 이를 해결하기 위해 연구팀은 나노 입자의 표면 구조를 개질하여 세계 최초로 ‘나노 플랫폼(KD1@HPEG NPs)’을 개발했다. 단순한 폴리에틸렌 글리콜을 사용하던 기존 나노 약물 전달 플랫폼과 달리 여러 갈래로 뻗은 폴리에틸렌 글리콜을 결합하여 입체적인 방어막을 만들었다. 그 결과 면역 세포가 이 나노 입자를 외부 물질로 인식하지 못해 약물이 체내에 오래 축적됐다.

 

이 나노 플랫폼에 빛을 이용해 암세포를 공격하는 광역학치료 기술을 적용하자, 산소가 부족한 환경에서도 활성산소를 생성해 암세포 내 미토콘드리아 손상과 세포 사멸을 유도함으로써 정밀한 암 치료 효과를 보였다.

 

 김종승 교수는 “이번 연구는 나노 약물의 구조적 재설계를 통해 반복 투여 시 발생하는 면역 반응의 근본적 한계를 극복함과 동시에 안정적인 약물 축적과 치료 효능을 동시에 확보했다는 점에서 의미가 있다”라며 “향후 반복 투여 가능한 광역학치료 방법으로 암치료 기술 발전에 기여할 것”이라고 말했다.

 

 이번 연구 성과는 화학 분야 최고 국제학술지인 ‘Journal of the American Chemical Society’ 온라인에 3월 9일 게재됐다.

 

 본 연구는 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업 그리고 융합분해생물학 국가연구소의 재정지원을 통해 수행됐다.

 

◆면역 회피형 나노 플랫폼을 통해 반복 가능한 광역학 치료와 세포 사멸을 유도하는 차세대 정밀 암 치료 전략