대학소식

[보도자료]화학과 정성기 교수 연구팀, “새로운 약물 전달체 개발”

2007-07-094,046

포항공과대학 화학과 정성기교수(사진) 연구팀은 “소르비톨이라는 당질(carbohydrate)을 근간으로 하는 새로운 약물 전달체 (Drug delivery vector)를 개발하였으며, 이 약물 전달체는 생쥐(mouse)의 뇌에 약물을 전달할 수 있고, 특히 세포내의 미토콘드리아(mitochondria)에 높은 선택성을 보이는 것으로 나타났다.” 고 밝혔다. 이 연구 결과는 독일화학회가 발간하는 화학분야의 세계 최고권위지인 “안게반테 케미(Angewandte Chemie)” 인터넷판에 7월 3일자(한국시간)로 게재되었다.

◦ 이번 연구는 과학기술부 21세기프론티어연구개발사업 일환인 생체기능조절물질개발사업의 연구사업에 참여한 포스텍 정성기교수 연구팀이, ‘뇌질환 치료제를 효율적으로 뇌에 전달할 수 있는 약물전달체 기술’을 개발하여 2006년 동 학술지에 게재한 바 있으며, 이어서 금년에 한층 진보된 기술을 같은 학술지에 게재되는 성과를 거둠으로써 동 분야에서 정교수의 기술이 세계적으로 인정을 받게 되었다.

◦ 사립체(mitochondria)는 세포내에 존재하는 세포소기관(organelle) 중의 하나로 99%의 유전자 DNA를 가진 핵과는 별도로 자체적인 유전자 DNA(mtDNA)를 가지고 있으며, mtDNA는 모계를 통해 유전된다. 사립체는 세포에서 에너지를 공급하는 발전소와 같은 역할을 하는 기능을 갖고 있다. 최근에 와서는 퇴행성 신경근육질환인 헌팅턴 병 (Huntington’s disease), 물리학자 호킹스가 앓고 있는 근위축성 측색 경화증(amyotropic lateral sclerosis, 일명 Lou Gehrig’s disease)과 알즈하이머 병(Alzheimer’s disease)까지도 사립체질환(mitochondrial diseases)으로 알려지고 있으며, 세포사멸(apoptosis)과 일부의 당뇨병과 비만증, 인간의 수명조절도 사립체의 건강상태와 관련이 있는 것으로 나타나고 있다. 따라서 세포, 특히 신경세포내의 사립체에 선택적으로 약물을 전달하는 것은 사립체질환의 진단과 치료에 필수적이지만, 현재 선택성이 높은 실용적 전달기술이 전무한 상태이다.

◦ 약물이 치료효과를 내기 위해서는 질병을 일으키는 장기조직(tissue)의 세포(cell)와, 세포내소기관(organelle)으로 전달되어야 하지만, 이 모든 구성체들은 각종의 생체막으로 둘러싸여져서 보호를 받고 있다. 예컨데, 모든 생체막은 그 구성체가 필요로 하는 특정구조를 가진 소수의 화합물만을 선택적으로 통과시키는 보안시스템을 운영하고 있어서, 이를 통과하기 위해서는 특정의 화학적 코드를 갖고 있거나. 적정의 분자량, 전하, 수용성/지용성의 균형, 등을 필요로 한다. 특히 뇌를 포함하는 중추신경계 조직에서는 그 기능적 중요성 때문에 혈뇌장벽 (Blood-Brain Barrier)이라는 보다 엄격한 보안시스템을 유지하고 있으며, 사립체도 이중의 보호막을 갖고 있다.

◦ 높은 생체외(in vitro) 활성을 가진 개발대상 약물이나 현재 사용되고 있는 치료제의 상당수는 각종의 생체막을 잘 통과할 수 없기 때문에 치료제로 개발되지 못하거나, 치료효과가 낮은 것으로 알려져 있다. 포스텍 연구팀은 “이번에 개발된 약물 전달체는 자연에 널리 존재하며 실생활에서도 많이 활용되고 있는 소르비톨(sorbitol, 당질의 일종)을 근간으로 하여 설계된 화합물들로서, 세포막과 혈뇌장벽(BBB)을 잘 투과할 뿐 아니라, 사립체(mitochondria)에 높은 선택성을 보이고 있어서 사립체질환 연구와 퇴행성 신경질환의 치료제 개발에 매우 유용할 것으로 전망 된다”면서, 앞으로의 연구는 세포사멸을 통한 항암치료와 퇴행성 신경질환 치료, 등의 실제응용에 중점을 둘 계획이라고 설명하였다.

◦ 이번에 발표된 연구결과에서 개발된 약물 전달체의 사립체에 대한 선택성측정은 일본 쿄토대학의 후타끼교수, 영국 카디프대학의 존스교수 연구실, 생쥐 조직내 분포측정은 포항공대 생명과학과 김경태 교수연구실의 협조로 수행되었으며, 과기부의 프론티어사업(생체기능조절물질개발사업)과 교육부의 2단계 BK21사업 (포항공대 분자과학사업단주관)의 지원을 받았다.