나노 입자 코팅으로 항암제 전달을 개선하고 부작용을 줄입니다.

미시시피 대학의 최근 연구에 따르면, "설탕 한 스푼"이 실제로 약물이 더 효과적으로 작용하는 동시에 암 치료의 해로운 부작용을 줄이는 데 도움이 될 수 있다고 합니다.

연구진은 설탕 한 스푼 대신 포도당과 같은 천연 당으로 만든 고분자인 당중합체를 사용하여 항암제를 종양에 직접 전달하는 나노입자를 코팅했습니다. 연구진은 당중합체가 단백질이 나노입자에 달라붙는 것을 막아 치료에 대한 신체의 면역 반응을 감소시킨다는 것을 발견했습니다.

그 결과, 신체는 치료에 더 잘 반응했습니다.

"가장 큰 문제는 항암제가 엄청나게 독성이 강하다는 것입니다."라고 생체공학과 조교수인 토마스 베르펠이 말했습니다.

"이 약물들의 치료 범위는 매우 좁습니다. 효과가 나타나는 용량은 독성을 나타내는 용량과 거의 같습니다. 그리고 일단 용량이 종양을 사멸시키기에 충분해지면, 독성과 우리가 피하고자 하는 수많은 부작용을 유발합니다.

왜 이런 일이 일어날까요? 약물의 극히 일부만 종양에 도달하기 때문입니다. 대부분의 경우 1% 미만입니다. 99% 이상이 신체의 다른 부위로 이동합니다.

미시시피 대학교 생체공학과 부교수 Thomas Werfel

독성 약물이 신체 다른 부위로 누출되면 백혈병, 알레르기 반응, 심지어 새로운 암 발생과 같은 심각한 질환을 유발할 수 있습니다. 그러나 약물이 종양에 더 많이 도달하면 부작용을 줄일 수 있습니다.

글리코폴리머의 장점

베르펠과 스리랑카 캔디 출신의 생체공학 대학원생인 케네스 훌루갈라는 10월에 ACS Nano 저널에 연구 결과를 발표했습니다.

나노입자(인간 머리카락 굵기의 1,000분의 1도 안 되는 입자)는 약물을 종양에 직접 전달하여 암 치료에 효과적인 것으로 입증되었습니다. 그러나 면역 반응을 유발하는 단백질을 포함한 단백질은 나노입자 주위에 뭉쳐지는 경향이 있어, 신체가 해당 치료제를 이물질로 인식하게 됩니다.

이러한 면역 저항은 약물의 효과를 감소시킵니다.

훌루갈라 박사는 "지난 30년 동안 폴리에틸렌 글리콜(PEG)은 이러한 입자를 면역 반응으로부터 보호하는 데 있어 황금 표준이었습니다."라고 말했습니다.

그러나 PEG 기반 코팅은 처음 사용 후 효과가 사라집니다. 면역 체계가 약물을 이물질로 빠르게 인식하기 시작하여 종양으로 침투하는 것을 방지합니다.

반면, 글리코폴리머는 이런 단점이 없습니다.

"저희 연구 결과는 글리코폴리머로 코팅된 나노입자가 세포 및 동물 모델 모두에서 원치 않는 면역 반응을 현저히 감소시키는 동시에 약물 전달을 획기적으로 향상시킨다는 것을 보여줍니다. 이 연구는 더욱 효과적인 암 치료를 향한 중요한 발걸음이 될 수 있습니다."

동물 연구

베르펠과 훌루갈라는 유방암 생쥐를 대상으로 글리코폴리머로 코팅된 나노입자를 시험한 결과, PEG 기반 입자보다 나노입자가 종양에 더 많이 도달하는 것을 확인했습니다. 연구의 다음 단계는 이 나노입자에 약물을 적재하여 암에 대한 효과를 시험하는 것입니다.

베르펠은 "장기적으로 우리는 이 현상을 보호적 관점에서 연구할 뿐만 아니라 나노입자를 종양에 적극적으로 표적화하는 작업도 하고 싶습니다."라고 말했습니다.

"우리는 이미 글리코폴리머가 면역 체계를 덜 자극하고, 입자가 체내에 더 오래 머무르며 종양에 더 잘 도달한다는 것을 확인하고 있습니다. 정말 좋은 현상입니다.

하지만 다음 단계는 종양을 어떻게 표적으로 삼을 수 있을지 살펴보는 것입니다. 종양에 더 많은 입자나 약물을 축적하기 위해 어떤 생물학적 지표를 사용할 수 있을까요? 바로 이러한 질문들이 현재 우리의 최우선 과제입니다.

해당 연구는 ACS Nano 에 게재되었습니다.