순천향대 나노화학공학과 임정균 교수 연구팀
미토콘드리아에만 특이적으로 약물을 전달할 수 있는 새로운 분자 수송체 설계

▲ 임정균 교수 (사진=순천향대학교 제공)

 

[메디컬투데이=김동주 기자] 세포 내 미토콘드리아에 약물을 표적할 수 있는 새로운 분자 수송체를 개발해 미토콘드리아 관련 질환 치료에 새 지평이 열렸다.

순천향대학교는 나노화학공학과 임정균 교수 연구팀의 이 같은 연구 결과를 얻었다고 19일 밝혔다.

세포 내 소기관인 미토콘드리아는 생명체의 중요한 화학 에너지인 ATP를 생산해내는 세포 발전소로 세포 내 칼슘 항상성 유지, 세포의 산화 및 환원반응 조절, 각종 영양물질의 신진대사를 포함한 광범위한 세포 기능에 중추적 역할을 한다.

미토콘드리아는 다양한 질병 치료를 위한 약물의 주요한 표적이 될 수 있는 소기관으로 많은 과학자가 약물을 미토콘드리아에 효과적으로 전달하는 방법을 연구하고 있다.

하지만 미토콘드리아는 그 크기가 0.5~3μm로 매우 작고 세포 내에 넓게 분산되어 있어 약물을 미토콘드리아에만 선택적으로 전달하기는 쉽지 않다.

이에 임 교수 연구팀은 약물이 미토콘드리아가 아닌 세포의 핵, 효소, 기능성 단백질과 같이 다른 곳에 전달되면 약물의 부작용뿐만 아니라 약물 투여량이 증가한다는 문제점에 주목했다. 따라서 이번 연구에서 약물이 세포 내 미토콘드리아까지 정확하게 선택적으로 전달하기 위한 분자 수송체 설계를 통한 새로운 치료 방법을 제시했다.

연구팀은 세포 내로 약물을 쉽게 전달시킬 수 있는 새로운 분자 수송체를 유기화학적으로 합성해 약물 전달 시스템에 널리 쓰이는 다수의 구아니디늄 작용기를 통해 분자 수송체의 세포 내 이동성을 증가시켰다. 또한 분자 수송체에 알라닌-나프탈렌 물질을 붙여서 미토콘드리아에 약물이 선택적으로 표적할 수 있도록 했다.

이후 분자 수송체에 항종양 항생제 약물을 결합했고, 그 결과 약물은 미토콘드리아에 선택적으로 전달돼 기존 항암제 단독보다 약 4배 이상의 암세포 사멸을 발생시켰다.

임 교수는 “미토콘드리아의 기능 장애가 알츠하이머 질병과 같은 퇴행성 뇌 질환에 주요한 발병원인 중 하나라는 것이 보고되고 있으므로 앞으로의 연구는 분자 수송체가 혈뇌장벽을 투과하여 뇌의 미토콘드리아까지 약물을 선택적으로 전달하여 뇌세포의 에너지 생성과 미토콘드리아 기능 회복 연구에 중점을 둘 계획이다”라고 말했다.

한편 이번 연구 결과는 '미토콘드리아 표적이 가능한 분자 수송체: 합성, 친유성 효과, 이온 결합체 연구(Mitochondria Targeting Molecular Transporters: Synthesis, Lipophilic Effect, and Ionic Complex)'라는 제목으로 국제학술지 Drug Delivery (IF: 6.419, 약학 분야 상위 10% 내, 2020 JCR 기준) 1월호에 게재됐다.

 

메디컬투데이 김동주 기자(ed30109@mdtoday.co.kr)

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