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[달콤한 사이언스] 나노물질과 RNA로 난치성 뇌질환까지 치료한다

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입력 :ㅣ 수정 : 2021-05-25 14:32 달콤한 사이언스 섹션 목록 확대 축소 인쇄

병원균의 뇌 유입 막는 ‘뇌-혈관 장벽’이 뇌질환 치료 효과 낮춰
siRNA와 생체접합성 고분자 이용해 뇌-혈관장벽 우회 나노입자 개발
외상성 뇌질환 효과적 치료...다양한 뇌질환 치료할 게임체인저

뇌-혈관 장벽 피할 수 있는 뇌질환 치료 기술 개발 뇌-혈관 장벽(BBB)은 병원균의 뇌 유입을 차단하는 역할을 하지만 뇌질환 치료약물이 뇌에 유입되는 것을 막기도 한다. siRNA와 생체고분자를 이용해 BBB를 우회함으로써 치료효과를 높일 수 있는 기술이 개발됐다.

▲ 뇌-혈관 장벽 피할 수 있는 뇌질환 치료 기술 개발
뇌-혈관 장벽(BBB)은 병원균의 뇌 유입을 차단하는 역할을 하지만 뇌질환 치료약물이 뇌에 유입되는 것을 막기도 한다. siRNA와 생체고분자를 이용해 BBB를 우회함으로써 치료효과를 높일 수 있는 기술이 개발됐다.

파킨슨병, 치매는 물론 뇌종양 같은 뇌신경계에 문제가 생길 경우 치료가 쉽지 않은 이유는 ‘뇌-혈관 장벽’(blood brain barrier, BBB) 때문이다. BBB는 뇌와 혈관 사이 물질 투과를 선택적으로 함으로써 병원균의 독소로부터 뇌를 보호하는 역할을 한다. 이 때문에 뇌에 문제가 발생하면 필요 이상 많은 약물을 투여하고도 원하는 효과가 높지는 않다.

이 같은 가운데 미국 보스턴 브리검여성병원 나노의학센터, 신경외과, 매사추세츠공과대학(MIT) 코흐 통합암연구센터, 하버드대 의대, 하버드 줄기세포연구소, 보스턴 아동병원 응급의학교실, 브로드 연구소 공동연구팀은 퇴행성 뇌신경질환을 유발시키는 생물학적 경로를 확인하고 나노물질과 RNA를 이용해 BBB를 넘어설 수 있는 분자물질을 개발했다. 이 같은 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 2일자에 실렸습니다.

일반적으로 교통사고, 낙상사고 등 외부 충격으로 인한 외상성 뇌손상(TBI)을 입었을 때 BBB가 일시적으로 역할을 하지 못하는 동안 짧은 시간에 치료하지 못하고 시간이 지나면 BBB가 다시 작동하면서 약물을 뇌로 전달하지 못하게 된다. 외상성 뇌손상은 시간이 지나면 알츠하이머나 파킨슨병 같은 퇴행성 신경질환으로 이어지는 경우가 많은데 이 같은 경우는 BBB 때문에 약물 치료는 더 어렵다.

연구팀은 특정 단백질이나 유전자의 기능 발현을 억제할 수 있는 것으로 알려진 ‘작은 간섭 RNA’(사이렌싱RNA·siRNA) 분자와 생분해성, 생체적합성, 낮은 독성을 특징으로 하는 의료용 생체고분자인 폴리락테이트코글라이콜레이트(PLGA)를 이용해 BBB를 쉽게 뛰어넘어 효과적으로 치료할 수 있는 나노입자 플랫폼을 만들었다.

연구팀은 일반 생쥐와 외상성 뇌손상을 입힌 생쥐를 대상으로 이번에 개발한 BBB 회피 나노전달시스템으로 실험한 결과 기존 약물보다 치료효과가 3배 이상 높은 것으로 나타났으며 퇴행성 뇌질환 원인으로 알려진 타우 단백질이 절반 가까이 감소한 것으로 확인됐다.

레베카 매닉스 하버드대 의대 소아응급의학과 교수(보스턴 아동병원 응급의학교실)는 “이번에 개발된 약물 전달 시스템은 BBB를 우회해 효과적으로 뇌에 약물을 전달하는 새로운 플랫폼의 효용성을 입증한 것”이라며 “항생제, 항염증제, 신경펩타이드 등 약물을 효과적으로 전달해 다양한 뇌질환을 치료할 수 있는 게임체인저가 될 수 있을 것으로 본다”라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
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