[BK21 참여대학원생] 나노입자가 다른 나노입자를 표적하는 신개념 이중 나노 항암 표적시스템 개발(마가은, 임한솔) > 공지사항

[ 연구를 주도한 마가은 (왼쪽), 임한솔 (오른쪽) 학생연구원 ]

  나노기술을 이용한 최신 암 치료 전략에 관한 연구는 현재 다방면으로 진행되고 있지만, 나노입자 하나의 역할과 기능으로 암을 치료하는 데는 한계가 있었다. 항암치료에서 나노입자의 사용은 약물 전달의 효율에 큰 장점이 있지만, 단독 사용으로 인한 낮은 치료 효과와 높은 독성으로 인해 기술적 한계가 항상 제기되어 왔다.

  이러한 문제를 극복하기 위해 건국대학교 글로컬캠퍼스 의료생명대학 바이오의약학과의 마가은, 임한솔 연구원을 포함한 박주호 교수연구팀은 미국 스탠퍼드대학 하린 박사와 공동 연구로, 서로 표적이 가능한 두 가지 상보적인 항암 나노입자를 개발하는 데 성공했다. 첫 번째 나노입자가 암을 공격한 후, 두 번째 나노입자가 첫 번째 나노입자와 결합하면서 다시 암을 공격하는 이중 공격 방식의 항암치료 기술을 세계 최초로 개발했다. 서로 결합하는 두 종류의 나노입자는 항암치료 효과를 크게 증가시키고 종양에 면역 치료 효과를 유발했다.

  이 기술은 임상적으로 널리 사용되고 있는 의약품인 헤파린과 이를 해독하는 프로타민이라는 펩타이드를 활용했다. 병원에서는 수술 등 항응고 효과가 필요한 상황에서 헤파린을 환자에게 투여하고, 항응고 효과가 필요 없으면 헤파린을 무력화시키는 해독제인 프로타민을 투여한다. 이러한 상호 선택적 결합 원리를 응용하여, 종양에서 항암 효과를 증가시키는 방안으로 연구했다.

  건국대학교 글로컬캠퍼스 의료생명대학 바이오의약학과 연구팀은 항암치료에 이러한 분자들을 응용하기 위해 각각의 물질을 이용하여 두 종류의 상보적인 자가조립 나노입자를 제조했다. 첫 번째 헤파린 기반 자가조립 나노입자는 암조직 표적화와 약물 전달의 효율성을 극대화하여 철 의존적 세포사멸인 페로프토시스와 면역 유도 세포사멸을 동시에 유발하는 능력을 갖추도록 설계되었다. 두 번째 나노입자인 프로타민 기반 자가조립 복합체는 첫 번째 헤파린 기반 나노입자에 선택적으로 결합하여 응집을 형성하고, 자체적으로 커큐민과 같은 세포독성 물질을 탑재하여 추가적인 암세포 사멸을 유도할 수 있었다.

  이러한 나노입자 간 표적 시스템은 면역 반응을 자극하여 암세포에 대한 면역계의 공격을 유도하는 면역 유도 세포사멸을 통해 더욱 강력한 항암효과를 보여주었다. 건국대학교 글로컬캠퍼스 의료생명대학 바이오의약학과 연구팀은 새로운 나노-to-나노 시스템을 활용하여 암세포에 대한 약물 전달 증가, 강한 항암효과, 종양 면역원성 유도 등을 여러 방법으로 확인했다. 이러한 복합적인 표적화 및 세포사멸 유도 기능은 암세포의 사멸을 촉진하고, 주변 정상 세포에 미치는 부작용을 최소화하는 데 큰 이점을 제공할 것으로 기대된다.

  연구를 주도한 건국대학교 글로컬캠퍼스 의료생명대학 바이오의약학과 연구팀 마가은, 임한솔 연구원은 “이번 연구를 통해 나노물질의 독특한 특성을 이용하여 인류의 건강과 환경 문제 해결에 기여할 수 있는 새로운 접근법을 제시할 수 있었다. 항암치료에 있어서 우리가 직면한 과학적 도전을 극복하고, 더 나은 미래를 위한 치료 전략을 모색하는 데 본 연구가 도움이 되었으면 한다. 연구를 지원해 준 기관과 도움을 준 모든 연구자분들께 깊은 감사를 드린다”고 소감을 밝혔다.

  연구 결과는 나노 분야 세계 최고 수준 학술지인 Nano Today [사회영향력지수(Impact Factor): 17.4]에 게재가 완료되었으며, 2024년 6월 초 온라인으로 최종 공개되었다. 또한, 연구자들은 이번 연구를 통해 6월 17일 생물학전문연구정보센터(BRIC) “한국을 빛낸 사람들(한빛사)”에 선정되었다.

  본 연구는 충북바이오헬스산업혁신센터, BK21 사업, 한국연구재단 중견연구과제 등의 지원을 받아 이루어졌다.

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건국대학교 글로컬캠퍼스 대외협력처 지역사회협력팀