전남대 박인규 교수팀, 고형암 치료 주사형 젤 개발(니토로젤 메카니즘 모식도)

전남대 박인규 교수

[톡톡뉴스] 전남대학교 의과대학 의생명과학교실 박인규 교수 연구팀이 한국교통대학교 이용규 교수와 공동연구를 통해 고형암을 치료하는 주사형 젤을 개발했다.

주사형 젤은 고형암 내부로 약물 전달과 치료를 획기적으로 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 약물치료와 면역조절제를 젤 내부에 담아 주사할 경우 뛰어난 고형암 치료 효과가 있음을 밝혀냈다. 연구팀은 이와 같은 치료물질에 대해 국내 특허를 출원한 상태이다.

고형암의 치료는 일반적으로 외과적 수술, 항암 약물 요법, 방사선 치료 등이 주로 사용되지만 여전히 높은 재발율에 사망으로 이어지고 있다. 특히 고형암 내부는 불완전한 혈관 형성으로 인해 약물 침투가 어렵고 높은 활성산소 농도를 유지한다. 이는 항암제의 효과적인 침투를 저해하여 종양의 완치를 어렵게 함으로써 재발의 원인이 된다.

질소산화물의 일종인 일산화질소(NO)는 혈관 평활근의 이완, 혈류량 증가, 혈관 투과성 강화 등의 역할은 하는 분자전달물질 중 하나다. 또한 높은 농도의 NO는 종양을 억제하며 세포사멸를 통해 세포를 직접적이고 효과적으로 죽이는 역할을 한다. 또한 NO는 종양 성장과 전이의 억제를 위해 P-글리코프로틴 발현 수치를 감소시킴으로써 암세포의 다약제내성(MDR) 효과를 변화시키는 것으로 보고됐다.

해당 연구에서는 일산화질소를 종양 주변에 효과적으로 전달하기 위해서 외부자극에 의해서만 일산화질소가 방출하게 할 수 있는 주사형 니트로젤을 개발했다.

주사형 니토로젤은 상온에서는 액체 상태로 주사가 용이하지만 체내에 투여하면 고형화해, 담긴 약물을 서서히 방출할 수 있다. 니트로젤 내에는 별 모양의 금 나노입자와 면역조절제를 같이 담아 외부 근적외선 조사에 의해서 금나노입자가 발열돼 NO 방출을 조절할 수 있도록 제조했으며, 방출된 NO는 면역조절제의 종양 내 침투를 획기적으로 개선하고 종양 사멸도 유도할 수 있음을 증명했다. 면역조절제로 인해 활성화된 면역세포를 통해서 뛰어난 고형암 치료 효과를 달성했다.

해당 연구는 과학기술정보통신부 원천기술개발사업 면역혁신센터 사업, 한국연구재단 복합암면역치료센터와 중견연구과제의 지원을 받아 수행됐다.

연구결과는 최근 ACS 어플라이드 머티리얼즈 앤 인터페이스(ACS Applied Materials & Interfaces, 피인용지수 10.383) 온라인판에 게재됐다.

박인규 교수는 “본 연구를 통하여 개발된 주사형 니트로젤은 다양한 항암제, 면역조절제 등을 종양 조직에 투여하여 장시간 종양 조직에 전달할 수 있는 장점이 있다”며 “자극에 의해서만 방출되는 일산화질소는 약물방출 속도를 조절할 뿐만 아니라 종양 조직 내부로 효과적으로 전달할 수 있게 하여 다양한 치료법에 응용이 가능할 것으로 기대하고 있다. 산업적 가치가 우수하여 교원창업벤처인 ㈜ 디알큐어를 통해서 상용화를 추진할 계획”이라는 소감을 밝혔다.

논문원제 : Thermo-susceptible Nitric Oxide-Releasing Nitrogel for Strengthening Antitumor Immune Responses with Tumor Collagen Diminution and Deep Tissue Delivery during NIR Laser-assisted Photoimmunotherapy, ACS Applied Materials & Interfaces, in press.
개발된 주사형 니트로젤 작용 메카니즘
https://doi.org/10.1021/acsami.3c01896
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