국내의료진이 나노봇으로 뇌경색, 뇌출혈, 척수손상 등으로 인한 신경손상 합병증의 치료 가능성을 제시해 관심이 집중된다. 

충남대병원은 재활의학과 황창호 교수와 울산대 의공학부 구교인 교수 연구팀이 함께 진행한 ‘에리트로포이에틴-철분 나노봇의 신경보호 등가성 비교 연구’에서 이같은 사실이 확인됐다고 8일 밝혔다. 이 연구는 최근 방콕에서 개최된 2023년 아시아-오세아니아 뇌신경재활학회에서 최우수 학술구연상을 받았다.

뇌경색, 뇌출혈, 척수손상 등 다양한 급성기 중추신경계 손상은 마비, 감각소실, 인지장애, 실어증 등 중도의 합병증에도 불구하고 신경세포 손상이 발생하면 근치적 치료가 불가능해 고농도 스테로이드, 혈종 제거술, 감암술 등 보완적 치료법만 존재해 현대의학이 극복해야 할 난치 질환 중 하나이다.

당단백질 호르몬인 에리트로포이에틴(Erythropoietin)은 적혈구 생성 조절 외에도 중추신경계 손상 시 신경보호 및 신경재생에도 중요한 역할을 한다. 하지만 발병 후 수 시간 내에만 효과가 있고 인체 내 계통발생학적 이종수용체 혼재로 인하여 고농도 주사가 필요하고 고농도 주사로 인한 혈전 및 뇌출혈 증가 등의 부작용으로 치료에 사용되지 못한다.

이를 극복하고 초급성기 치료제로 사용되기 위해서는 에리트로포이에틴을 매우 빠르게 전달해 손상 부위에 고농도 집적화를 할 수 있는 전달체가 필요한데 연구팀이 진행한 연구를 통해 극저농도 에리트로포이에틴-철분 나노봇(Nanobot)의 치료제 가능성을 확인한 것이다.

이 연구에서 나노봇에 함께 탑재된 철분(Ferric/ferrous Iron) 나노물질인 SPION(Super-paramagnetic iron oxide nanoparticle)은 2009년 미국 식품의약국(FDA)으로부터 만성 신질환으로 혈액투석을 받는 빈혈 환자를 대상으로 인체 내 철분보충주사제로 허가됐고 자기장 조향이 가능해 인체 내 약물의 빠른 표적 전달에 최적화된 물질이다.

연구팀은 에리트로포이에틴-철분 나노봇의 전처리 초음파(Preconditioning sonication)를 통한 에리트로포이에틴 방출률 통제를 평가하고 나노봇 분해 후 방출되는 에리트로포이에틴의 수용체 결합과 2차 신경보호 동등성을 비교했다.

이번 연구에서 1시간 동안 초음파 전 처리했을 때 에리트로포이에틴 누적 방출이 치료 시간 내 의미 있게 증가했고, 24시간 동안 2차 손상의 악순환을 억제하고 에리트로포이에틴과 유사한 신경보호를 유도하는 결과물을 얻었다.

황창호 교수는 “이번 연구는 그동안 답보상태인 초급 성기 중추신경계 손상의 신경세포 사멸에 반해 능동적으로 신경보호 분자생물학 신호 연쇄반응 촉발을 통한 신경보호 및 재생을 시도할 수 있는 향후 연구의 초석을 제시하고 있다”며 “향후 중·대 동물 연구를 통해 에리트로포이에틴-철분 나노봇의 신경보호 생물학적 동등성 연구와 임상화를 위한 탐식계 회피 등 난제에 도전할 계획이다”라고 말했다.