지스트 화학과 이강택 교수팀과 포스텍 데 란짓(Ranjit De) 연구부교수 연구팀이 공동 연구를 통해 신경계 퇴행성 질환 치료제의 체내 투과 효율을 증가시킬 수 있는 나노운반체 기술을 개발했다고 밝혔다.

신경계 퇴행성 질환을 치료하기 위해 다양한 종류의 약물이 개발되고 있지만 혈액-뇌 장벽을 투과해 중추신경계에 약물 효과를 전달하는 것은 매우 어렵다.

혈액-뇌 장벽은 높은 선택적 투과성을 가진 생리적 막을 갖고 있어 신경독성을 유발할 수 있는 물질이 중추신경계로 쉽게 투과될 수 없도록 차단할 수 있지만, 다양한 치료용 약물 분자가 중추신경계로 들어가는 것도 함께 제한하기 때문이다.

혈액-뇌 장벽은 뇌의 대사 활동과 신경 기능을 유지하는 데 중추적인 역할을 수행하고 있어 이 막을 손상시키지 않고 약물을 뇌까지 전달하는 것이 매우 중요하다.

연구팀은 고분자 나노운반체의 크기, 모양, 표면 전하 등 세 가지 중요한 요소가 혈액-뇌 장벽 투과 능력에 미치는 영향을 분석하고 표적 전달을 달성하기 위해 나노입자 표면을 변형하는 데 사용되는 다양한 리간드의 역할도 평가했다.

효과적인 혈액-뇌 장벽 투과에 적합한 나노입자의 크기는 50~150nm 범위, 표면 전하는 -1 ~ -45 mV 범위이며 막대형 나노운반체는 유체 흐름에 있을 때 동일한 부피의 구형 나노운반체에 비해 더 나은 혈액-뇌 장벽 투과를 나타내는 것으로 관찰됐다.

또 항체, 펩타이드 등과 같은 물질을 사용하면 고분자 나노운반체의 표면 변형을 통해 혈액-뇌 장벽을 구성하는 내피세포를 표적으로 하기 때문에 약물 손실을 최소화할 수 있는 것으로 판단했다.

이강택 교수는"이번 연구는 신경계 퇴행성 질환의 약물 치료 효과를 극대화하기 위한 뇌 내 투과 효율을 높여 해당 질병의 치료제 개발에 새로운 방향성을 제시했다"면서 "잠재적인 염증 예방 및 임상 적용을 위해 나노전달체의 안전성에 대한 연구를 지속적으로 수행할 예정"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 'Advances in Colloid and Interface Science'에 게재됐다.