한양대 생명공학과 이동윤 교수와 생명과학과 김영필 교수 공동 연구팀은 주사제 없이 '경구 투여(먹는 방식)'만으로 장(腸)까지 전달할 수 있는 염증성 장질환(IBD) 치료 플랫폼 기술을 개발했다고 5일 발표했다.
뉴시스 보도에 따르면, 이번 연구 성과는 국제 저명 학술지 '생체활성재료(Bioactive Materials)'에 지난 3일 온라인 게재됐다.
면역 조절 단백질은 높은 치료 효능에도 불구하고 위산·소화 효소에 의해 용해되기 쉬워 경구 투여가 불가능했다. 이에 연구팀은 항산화·항염증 활성이 우수하고 인체 독성이 낮은 나노 크기 약용 식물 엑소좀(exosome)을 운반체로 채택했다.
더해 단백질의 N·C 말단 부위에 다양한 아미노산 서열을 도입해 엑소좀에 손쉽게 탑재될 수 있고 안정성이 강화된 고리형 단백질 후보군을 제작했다.
또한 연구팀은 ▲인공지능(AI) 기반 구조 예측 프로그램 알파폴드(AlphaFold) ▲분자동역학 예측 프로그램 해덕(HADDOCK) ▲분자동역학 시뮬레이션(molecular dynamics simulation)을 활용해 단백질의 안정성과 막투과성을 정밀 분석해 최적 구조를 도출했다.
그 결과, 고리형 단백질은 엑소좀 내부로 자발적으로 침투·탑재되는 '자가 탑재(self-loadable)' 특성을 보였다. 또한 단백질-엑소좀 복합체는 위산과 소화 효소 환경에서도 안정적으로 유지되며 장까지 효율적으로 도달했다.
연구팀은 치료 효능 검증을 위해 염증 모델 장 오가노이드(장기 유사체)에서 항염 효과를 확인했다. 이후 염증성 장질환 생쥐 모델에 복합체를 경구 투여한 결과, 기존 단백질 치료제 대비 우수한 치료 효과를 보였다.
김 교수는 "향후 다양한 염증성 질환 치료제로 확장될 경우 환자의 편의성과 치료 접근성을 크게 높일 것으로 기대한다"고 했다.
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