| 의학용 나노로봇에 의한 종양 치료 연구에서 새로운 성과 확보 | ||
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 최근, 중국국가나노과학센터 연구원 니에광쥔(聶廣軍), 딩바오취안(丁寶全) 및 중국과학원 원사 자오위량(趙宇亮) 연구팀은 미국애리조나주립대학교(Arizona State University) 옌하오(顏灝) 연구팀과 공동으로 의학용 나노로봇을 이용한 종양 치료 연구에서 새로운 성과를 거두었다. 관련 연구성과는 "A DNA nanorobot functions as a cancer therapeutic in response to a molecular trigger in vivo"라는 제목으로 "Nature Biotechnology"에 게재되었다. 악성종양(암)은 인간 건강을 해치는 "살인마"이다. 종양 혈관계는 종양의 성장, 침식 및 전이와 밀접한 관련성이 있다. 종양 혈관의 영양 및 산소 전달을 차단하는 수단으로 종양을 치료하는 방법은 현재 간암 등 악성 종양의 물리 치료에 광범위하게 응용되고 있다. 그러나 해당 방법은 치료 효과 및 안전성 측면에서 비교적 큰 제한성이 있다. 혈액 내 트롬빈(Thrombin)은 생체 응혈계의 핵심 효소로서 빠르고도 고효율적으로 혈전형성을 유도한다. 만약 트롬빈을 특정 "화물"로 나노기계 내부에 탑재하여 표적을 전달함과 아울러 정확하게 종양 혈관에 방출시켜 응혈을 유도하여 혈전을 생성시키면 색전 종양을 통하여 고효율적으로 종양 성장 및 전이를 억제하는 목적에 도달할 수 있다. 중국국가나노센터 연구팀은 상술한 가상에 근거하여 초분자 자가조립 기반의 DNA 나노로봇을 개발하여 생체에서 트롬빈을 전달함과 아울러 종양 치료를 수행하였다. 또한 DNA 오리가미(DNA Origami) 기술을 이용하여 지능화 분자기계를 제조한 후 자가조립을 통하여 "화물"-트롬빈을 분자기계의 내부 공간에 패키지화 시켜 외계 기저물질과 격리시킴으로써 비활성화 상태를 형성하였다. 또한 분자기계 양쪽끝에 "레이더" 압타머(Aptamer)를 탑재하여 표적 식별 및 위치결정 기능을 제공하였다. DNA 나노로봇이 종양 혈관에 도착할 경우 나노로봇에 탑재된 "잠금장치"가 특이적 표지물을 식별하여 구조가 변화됨과 아울러 "잠금장치"가 폐쇄상태로부터 개방 상태로 변화되어 전체 나노기계가 튜브형 구조로부터 평면 구조로 변화되면서 내부에 탑재된 "화물"을 방출하여 색전을 유도하는 기능을 구현하였다. 세포 및 생체 수준에서 검증한 결과, 해당 DNA 나노로봇은 트롬빈의 생체에서 정확한 전달 및 지정된 위치 색전을 구현할 수 있으며 유방 원위치 종양, 흑색종양, 난소 피하 이식종양 및 원발성폐종양을 포함한 다양한 종양에 대하여 모두 뛰어난 치료 효과가 있다. NDA 나노로봇은 정확한 종양 위치결정을 구현할 수 있고 전체 시스템에서 효과적 사용량이 아주 적으며 또한 아주 뛰어난 응답 식별 기능을 보유하고 있기에 오직 종양 혈관 표지물이 존재 할 경우만이 활성화 트롬빈을 방출한다. 이러한 성질은 트롬빈을 탑재한 DNA 나노로봇이 아주 뛰어난 특이성을 보유하게 하며 또한 생쥐 모델 및 미니돼지 모델에서 아주 뛰어난 안전성을 나타냈다. 본 연구는 혈액 공급 차단에 의한 종양 치료 전략에 고효율적이고 독성이 낮은 새로운 약물을 제공하였다. 해당 DNA 나노로봇의 뛰어난 생체 전달 및 응답 식별 기능을 지능화 약물 공급 플랫폼으로 하여 다중 약물의 통합적 고효율 전달을 수행한다면 기존의 약물로 사용하기 어려운 물질(독소, 뱀독 단백질 등)에 대한 효과적인 캡슐화탑재 및 지능성 전달을 달성할 수 있을 뿐만 아니라 더 나아가 새로운 항종양제 개발을 추진할 수 있기에 나노약물 분야에서 광범위한 응용 전망이 있다. 중국국가나노센터 리쑤핑(李素萍), 장차오(蔣喬), 류사오리(劉少利), 장인룽(張銀龍)은 본 논문의 공동 제1저자이다. 해당 논문이 게재된 Nature Biotechnology에서는 또한 Smart Cancer Therapy with DNA Origami라는 제목의 문장을 게재하여 중국 과학자들이 의학용 나노로봇으로 종양 등 악성질환 치료를 시도하였는데 해당 새로운 나노로봇은 인간이 약물전달에 대한 전통적 관점을 개변시켰으며 효과적인 종양 치료에 새로운 전략을 제공하였다고 평가하였다. 또한 Nature Reviews Cancer 및 Science Translational Medicine에서도 해당 연구에 대하여 평가 및 추천하였다. 정보출처 : https://mp.weixin.qq.com/s/BMLK5O2LU4wO36Klf_38NA |
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