[뉴스프리존,대전=이기종 기자] 한국과학기술원(KAIST)은 바이오및뇌공학과 박지호 교수팀이 나노 기술을 이용해 죽상 동맥경화증(atherosclerosis) 치료를 위한 체내 약물전달 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

동맥경화는 동맥 안쪽에 플라크가 쌓이는 만성 염증성 질환으로서 동맥경화증이 발생한 혈관 부위에 따라서 심근경색, 뇌졸증 등 다양한 심혈관 질환을 유발하며 동맥경화증으로 인한 혈관 이상은 세계적으로 주요한 사망 원인이 된다.

현재 동맥경화의 치료는 주로 스타틴(statin) 계열 약물의 경구투여를 통해 혈중 콜레스테롤 농도를 낮추는 것을 목표로 하지만 이는 플라크를 직접적으로 치료할 수 있는 방법은 아니며 따라서 평생 약을 복용해야 한다.

현재까지 플라크를 직접적으로 표적하여 치료할 수 있는 치료법은 개발되지 않았으며 이러한 치료법이 개발될 경우 환자들의 삶의 질을 크게 개선할 수 있을 것이다.

이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 사이클로덱스트린을 기반으로 플라크를 이루는 주 성분이자 염증반응을 일으키는 원인물질인 콜레스테롤과 대식세포를 제거해 플라크를 직접적으로 치료하기 위한 치료제를 개발했다.

사이클로덱스트린(cyclodextrin)은 바깥쪽은 친수성, 안쪽은 소수성을 띄는 링 구조의 분자이다.

이 소수성 분자는 사이클로덱스트린의 링 안쪽에 결합할 수 있으며 바깥쪽의 친수성에 의해 수용성이 증가하게 된다.

또 사이클로덱스트린은 친화도에 따라 먼저 결합하고 있는 분자를 내보내고 친화도가 높은 다른 분자와 결합할 수 있으며 소수성 물질과 결합한 상태에서 수백 나노미터에서 수 마이크로미터 크기로 집합체를 형성할 수 있다.

먼저 연구팀은 사이클로덱스트린과 스타틴의 농도를 최적화 하여 자기조립 (self-assembly)을 통하여 약 100 nm 크기의 나노입자 형태로 제조했다.

또 이를 리포좀 내에 탑재함으로써 체내 주입이 가능하도록 안정화시켰다.

이후 이렇게 제조된 나노입자는 세포외 콜레스테롤 용해 및 대식거품세포 내의 콜레스테롤 용해에 효과적이었으며 대식거품세포의 성장 저해 및 염증 사이토카인 분비를 억제했다.

이 연구결과에 의하면 체내 주입시 나노입자는 플라크에 효과적으로 축적하였으며 플라크 내에서 분해되어 사이클로덱스트린은 콜레스테롤을 제거하고 스타틴은 염증성 대식거품세포를 줄임으로써 플라크를 효과적으로 제거함을 규명했다.

또 사이클로덱스트린과 스타틴의 동시 전달은 각각의 약물보다 월등하게 효과적이였으며 시너지 효과를 가질 수 있는 약물들을 이용한 복합치료 (combination therapy)가 필요함을 제시했다.

박지호 교수는 "이번 연구 결과를 계기로 평생 약물을 복용해야 하는 환자들의 삶의 질을 크게 개선할 수 있을 것으로 기대가 된다"며 "종양 치료를 위해서 주로 개발되었던 약물전달 나노 기술이 전 세계 사망원인 1위인 심혈관질환을 효과적으로 치료하는 데도 기여할 수 있음을 보여준 연구"라고 말했다.

KAIST 바이오및뇌공학과 졸업생 김희곤 박사가 제1저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘ACS 나노 (ACS Nano)’에 4월 28일 게재됐다.