생명/의료

약물의 암세포 직접 전달 달성

발행일 : 2019 / 07 / 11

최근, 저장(浙江)대학 황페이허(黃飛鶴)/마오정웨이(毛崢偉) 연구팀은 미국국립보건원(USA National Institutes of health) 위궈찬(喻國燦) 연구팀과 공동으로 초분자 폴리펩티드 구축의 새 방법을 개발했다. 해당 제어 가능한 폴리펩티드 자가조립은 다양한 형태를 보유하고 있으며 마치 광역학치료 감광제-포르피린을 탑재한 “잠수정”처럼 약물을 종양세포에 직접 전달할 수 있다. 해당 연구성과는 “Nature Communications”에 게재됐다.

폴리펩티드는 내인성 아미노산 기반 생체재료로서 양호한 생체적합성, 고효율 세포 포식성, 낮은 면역독성 등 장점을 보유하고 있기에 생물화학 분야에서 최적의 나노 기능재료로 이용되고 있다.

폴리펩티드의 친수성 말단은 종양세포 표적화 시퀀스로서 전달 방향을 확정하여 종양조직에 도달시키는데 이용되며 소수성 부분은 양친성 조립체 및 약물 탑재체를 구축하는데 이용된다. 양자는 가교화된 시퀀스와 연결된다. 시스테인 잔기가 산소에서 가열될 경우 시스틴으로 산화되어 폴리펩티드와 견고하게 결합됨으로써 정형 역할을 한다. 해당 설계를 기반으로 개발한 재료는 고온 조립, 온도 하강 후에도 조립 형태가 비교적 안정적이다.

폴리펩티드와 필러 아렌(Pillararene)으로 조성된 나노입자는 새로운 재료 구성 방식이다. 약물 피복/탑재 및 나노재료의 형태를 더욱 양호하게 제어하기 위해 연구팀은 에틸렌글리콜에 의해 수식된 필러[5]아렌(pillar[5]arene)을 도입해 조립 과정 및 조립 형태 제어에 이용했다. 5각형 고리화합물인 필러[5]아렌은 중간의 공동(Cavity)에 게스트 분자(Guest molecules)를 용납할 수 있기에 약물탑재 “화물선”은 온도 응답성을 보유한다. 획득한 초분자 폴리펩티드는 가열 후 필러[5]아렌이 친수성에서 소수성으로 변화되기에 구형(Sphere) 나노입자 구조로 변형된다. 조립 형태 조절을 통해 폴리펩티드 형태를 나노선에서 나노입자로 변화시킬 수 있기에 더욱 많은 생물실험을 수행할 수 있다.

종양세포를 살상할 수 있는 포르피린은 폴리펩티드와 필러[5]아렌의 가열 자가조립 과정에서 피복/탑재되어 구형 “잠수정”에 진입하여 “위장(Camouflage)” 형식으로 인체 장벽을 투과함과 아울러 내비게이션을 통해 종양세포를 찾아 종양세포 내부에 진입한다. 빛조사 조건에서 포르피린은 산소자유라디칼을 방출하여 세포를 파괴하며 더 나아가 세포사멸을 유도한다. 연구팀은 동물실험을 통해 해당 나노 약물을 생체적합성이 양호하고 면역독성이 낮은 광역학치료에 이용했다.

또한 초분자 수식 전략 및 폴리펩티드의 표적성을 통해 광역학치료 효율을 대폭 향상시켰다. 해당 초분자 폴리펩티드는 폴리펩티드 수식 및 종양 정밀의료 등 분야에 광범위하게 응용될 전망이다.