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종양만 쏙 골라 작용하는 의약품 제형 개발

- 종양에 선택적으로 작용하여 부작용을 줄일 수 있는 제형 개발로 기존 항암제의 한계점 극복 가능 -

□ 안전성평가연구소(KIT) 반려동물신약개발사업단과 충남대학교 약학대학(조정원 교수) 연구팀은 대조약물 대비, 종양에 4배 이상으로 선택적으로 작용하고, 암 조직을 2배 이상 억제하는 새로운 의약품 제형을 개발하였다고 밝혔다.

□ 의약품 개발에 있어 약물의 효능과 안전성 확보, 제형 개발은 핵심적인 과정으로 후보물질의 효능이 확보되더라도 체내 전달이 원활하게 이루어지지 않으면 의약품으로 개발될 수 없다.

□ 특히, 암 질환 치료에 있어 항암제 투약은 필수적임에도 종양세포와 정상세포 구분없이 작용함에 따라 약물의 농도 사용에 어려움이 있으며, 정상조직에 있어 독성이 발현되어 약물의 효과가 제한적인 상황이다.

□ 이를 극복하기 위해 연구팀은 안정적인 약물 전달체로서 항암제 탑재가 가능하며 종양 내 만노스 수용체(Mannose receptor)를 표적으로 하는 나노입자의 중공형 실리카 입자(Mesoporous silica nanoparticle)를 개발하였다.

□ 만노스 수용체는 체내 수용체에 결합하는 물질인 리간드(ligand)를 인식하고, 물질의 세포내이입(Endocytosis)을 유도하는 것으로 알려져 있다.

□ 이러한 만노스를 활용하여 개발한 중공형 실리카입자 제형을 유방암 세포에 처리하였을 때, 대조약물 대비 약 4배 이상의 종양 표적 효과를 확인하였으며 유방암 세포를 이식한 마우스 모델에서는 약물이 암 조직에 오래 체류하여 암 조직을 약 2배 정도 억제하는 것을 확인하였다.

○ 또한 기존 항암제나 실리카 물질이 적혈구와 반응하였을 때 용혈작용을 유발하는 것으로 알려져 있으나, 개발된 제형의 경우 큰 폭으로 용혈작용이 감소하는 것을 확인하였다.

□ 이번 연구 결과는 항암제의 약물 전달체가 종양 세포에 선택적으로 작용하여 충분한 항암 치료 효과를 가지며, 정상세포에 대하여는 독성을 감소시켜 부작용을 줄일 수 있다는 점에서 항암제의 한계점을 극복할 수 있다는 점에서 의미가 있다.

○ 그 밖에도 해당 의약품 제형이 서방형 제제(sustained release)로 개발되어 약물이 종양 조직에서 서서히 방출됨에 따라 약효가 오래 지속될 수 있다는 점에서 약물 효능을 확보할 수 있다.

□ 반려동물신약개발사업단 이홍기 박사는“이번 연구 결과는 항암제와 같이 부작용 수 밖에 없는 약물의우려가 큼에도 사용할 새로운 제형으로 활용될 것으로 보이며, 이를 통해 다양한 신약 개발 산업에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.”라고 말했다.

□ 향후 연구팀은 개발된 의약품 제형을 동물용 의약품에도 적용하여 반려동물 난치성 질환 극복을 위한 신약 개발도 함께 연구해 나갈 예정이다.

□ 한편, 해당 연구는 국가과학기술연구회‘첨단기술 기반 반려동물의약품 개발 및 실용화 플랫품 구축사업’의 연구 결과로, 약물전달 분야 권위학회지인‘Journal of Controlled Release(상위 4%)’에 게재되었다.

＊논 문 명 : Mannosylated poly(acrylic acid)-coated mesoporous silica nanoparticles foranticancer therapy

- 주 저 자 : 이해수(충남대학교), 최미섭(충남대학교), 김하은(충남대학교)

- 교신저자 : 이홍기(안전성평가연구소), 조정원(충남대학교)

용어설명

* 중공형 실리카(Hollow silica) : 내부가 중공(中空)으로 구성된 실리카 입자를 말한다.

* 공중합체(copolymers) : 2종 이상의 다른 단량체(monomer)를 화학적으로 연결하여 구성하는 고분자이다.

* 만노스(Mannose) : 육탄당 유형으로 염증 억제, 종양 성장 및 전이 억제와 같은 질병 치료에 유익한 역할을 한다.

* 표면개질 : 물질 표면에 원래 없던 물리, 화학, 생물적인 특성을 부여하는 것으로 표면의 성질을 변화시키는 것을 말한다.

* 용혈작용 : 적혈구가 파괴되어 세포질이 혈장 안으로 용해되는 것을 말한다.

* 약물봉입 : 약물을 넣어 안정하게 봉입하여 약물이 체내에 오래 머물러 효능이 증대되고 선택적으로 약물을 방출할 수 있도록 한다.

* 활성산소종(Reactive Oxygen Species ROS) : 산소를 포함하고 세포 내 다른 분자와 쉽게 반응하는 불안정한 분자로 세포에 활성산소가 축적되면 DNA, RNA 및 단백질에 손상을 줄 수 있으며 세포사멸을 초래할 수 있다.

* 미토콘드리아 막전위 : 정상세포의 막전위는 –70∼-100mV정도를 유지하나, 세포가 스트레스를 받게 되면, 세포 내 미토콘드리아의 활성도가 감소하고 전기에너지가 충분히 만들어지지 않게 된다. 대부분의 암세포는 막전위가 제로 수준으로 세포의 전기가 거의 방전되어 있다는 것을 의미한다.

* 서방형제제(sustained release) : 약물이 장시간에 걸쳐 서서히 방출되는 형태의 약의 제형을 말한다.

* TUNEL염색 : Tunel 염색 시 뚜렷한 양성반응을 보이는 경우 세포가 사멸한 것으로 확인할 수 있다.