UNIST(울산과학기술원·총장 정무영)는 유자형·김채규·강세병 UNIST 자연과학부·생명과학부 교수 공동 연구팀이 체내에서 안전하고 효율적으로 작동하는 '약물 전달체 플랫폼 기술과 물질'을 개발했다고 1일 밝혔다.

약물 전달체는 치료제를 담아 표적으로 삼은 세포에 전하는 물질이다. 기존 수만 개의 약물 전달체는 실제 효과가 미미했다. 체내에 있는 수백 가지 단백질이 약물 전달체에 달라붙었기 때문이다. 이 현상 때문에 약물이 암세포 등 표적에 도달해도 치료효율이 매우 낮았고, 다른 장기에 영향을 미쳐 독성도 유발했다.

연구팀은 재조합 DNA를 이용해 '매우 안정한 부분'과 '암세포에만 달라붙는 부분'을 가진 재조합 단백질을 만들었다. 이어 단백질로 약물을 전달할 나노 입자 표면을 둘러싸 보호막으로 활용했다. 그렇게 '단백질 보호막을 가진 약물 전달체(PCSN)'가 만들어졌다.

유자형 교수는 "다른 단백질과 상호작용하지 않는 특수 단백질로 잘 조직된 보호막을 만들면 단백질 코로나 현상을 완화할 수 있다"며 "단백질로 단백질을 막는 일종의 이이제이(以夷制夷) 전략"이라고 설명했다.

이 물질이 실제 생체환경에서도 작동하는지 알아봤다. 생체와 유사한 환경을 만들고 일정 시간 동안 담가뒀다. 이때 단백질학과 컴퓨터 시뮬레이션으로 단백질 보호막이 외부 단백질을 효과적으로 막을 수 있는지 분석했다. 그 결과 기존보다 10배 정도 효율이 높은 것으로 나타났다.

면역세포와 암세포의 약물 전달 효과도 살폈다. 단백질 보호막 약물 전달체는 오랜 시간 생체환경에 노출돼도 면역세포에 잡히지 않으면서 암세포를 사멸시킬 수 있었다.

또, 쥐의 암세포 실험에서도 기존의 약물 전달체에 비해 암세포를 더 잘 공격하면서 생체에 독성도 적은 것으로 확인됐다.

유 교수는 "이번 연구결과로 암과 질병의 진단·치료, 열-광학 치료 등 다양한 분야에 적용할 수 있다"며 "향후 재조합 단백질 설계를 다르게 해 다양한 역할을 수행할 플랫폼을 선보일 계획"이라고 말했다.

그는 이어 "나노 치료제 분야의 오랜 염원인 '만능 플랫폼'에 새롭게 접근 가능할 것"이라며 "새로운 '표적 지향형 약물 전달 시스템의 원천기술'을 확보했다는 점에서도 의미가 있다"고 덧붙였다.

이번 연구에는 오준용, 김한솔 UNIST 석‧박통합과정 연구원과 엘 팔라니쿠마(L.Palanikumar) UNIST 박사가 공동 1저자로 참여했고, 서정곤, 곽상규 UNIST 연구지원본부·에너지 및 화학공학부 교수도 함께했다.

한편, 이번 연구는 과기부와 한국연구재단의 선도연구센터지원사업과 중견연구자지원사업의 지원을 받아 이뤄졌고, '네이처 커뮤니케이션(Nature Communications, IF:12.353)' 온라인 판에 실렸다.