MEDI:GATE NEWS KAIST, 탄수화물 나노입자로 염증성 장 질환 치료 가능성 확인

기사입력시간 23.08.02 15:40최종 업데이트 23.08.02 15:40

자료 = 염증성 장 질환 치료용 당복합체 기반 나노 의약 플랫폼 개발 모식도(카이스트 연구팀 제공). 염증성장질환은 아직까지 뚜렷한 원인이 밝혀지지 않아 비스테로이드성 항염증제 등으로 대증치료를 해야 하며, 면역 약화 등의 부작용 발생으로 치료의 어려움이 이어지고 있다. KAIST(카이스트)는 생명과학과 전상용 교수와 화학과 이희승 교수 공동연구팀이 탄수화물을 활용해 염증성장질환을 치료할 수 있는 나노 크기의 탄수화물 입자를 개발했다고 2일 밝혔다. 연구팀은 장 내 당질층을 모사한 탄수화물 나노입자에 생체 내에서 항산화·항염증 작용을 하는 빌리루빈을 결합, '항염증 탄수화물 나노입자(Anti-inflammatory Glycocalyx-mimicking nanoparticles)' 수십 종을 합성하고 이를 염증성 장 질환 치료에 적용 가능한 치료방법을 개발했다. 세포막은 다양한 형태의 당 사슬 집합체인 당질층(glycocalyx)으로 둘러싸여 있는데, 염증성 장질환이 있는 사람의 장 조직에는 정상인들과 다른 당질층이 형성돼 있다. 이 같은 당질층은 우리 몸이나 음식에 많이 존재하는 탄수화물을 이루는 구성 성분인 여러 가지 당들에 대해 선택적인 결합력을 보인다. 이에 착안해 연구팀은 자연에 존재하는 탄수화물을 구성하는 대표적인 다섯 가지의 당들을 조합해 수십가지의 인공 탄수화물(glycopolymers) 후보군들을 합성했다. 이후 염증성 장 질환 조직에 형성된 당질층에 잘 결합하는 인공 탄수화물 후보군을 선별했다. 합성된 수십가지의 인공 탄수화물에 우리 몸속에서 항산화 및 항염증 작용을 하는 빌리루빈 생리활성 물질을 결합해 최종적으로 당질층을 표적할 수 있는 ‘항염증 탄수화물 나노입자(anti-inflammatory glyconanoparticles)’후보군들을 구축했다. 연구팀은 구축된 항염증 탄수화물 나노입자 후보군들을 염증성 장 질환 생쥐모델에서 직접 경구투여를 통해 치료효능이 가장 우수한 탄수화물 나노입자를 선별했다. 선별된 항염증 탄수화물 나노입자의 치료효능과 작용기전 등을 조사했고, 기존 저분자 합성의약품 보다 우수한 효능 가능성을 확인했다. 카이스트 생명과학과 유도현 박사 및 황창희 박사가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 화학 분야 정상급 학술지인 `앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition, ISSN: 1433-7851 print, 1521-3773 online, Impact Factor: 16.823)' 6월 13일 字 온라인판에 게재됐다. (https://doi.org/10.1002/anie.202304815 논문명: Anti-inflammatory Glycocalyx-Mimicking Nanoparticles for Colitis Treatment: Construction and In Vivo Evaluation). 전상용 교수는 "이번 연구를 통해 당질층 표적형 항염증 탄수화물 나노입자 플랫폼 기술은 염증성 장 질환 외에도 다양한 염증 질환들의 치료에 적용될 수 있을 전망"이라고 말했다. 이 논문은 해당 학술지에서 선정한 특별 언론홍보 대상으로 선정돼 해외 과학 전문 보도 매체인 ‘ScienceDaily’ 와 ‘ChemistryViews’ 등에도 소개된 바 있다. (ScienceDaily: https://www.sciencedaily.com, ChemistryViews: https://www.chemistryviews.org) 한편 이번 연구는 한국연구재단의 리더연구사업(종양/염증 미세환경 표적 및 감응형 정밀 바이오-나노메디신 연구단) 및 선도연구센터사업(멀티스케일 카이랄 구조체 연구센터, CMCA)의 지원을 받아 수행됐다.

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KAIST, 탄수화물 나노입자로 염증성 장 질환 치료 가능성 확인

생명과학과 전상용 교수·화학과 이희승 교수 연구팀 "장 내 당질층 모방 탄수화물 고분자에 빌리루빈 결합"

자료 = 염증성 장 질환 치료용 당복합체 기반 나노 의약 플랫폼 개발 모식도(카이스트 연구팀 제공).

염증성장질환은 아직까지 뚜렷한 원인이 밝혀지지 않아 비스테로이드성 항염증제 등으로 대증치료를 해야 하며, 면역 약화 등의 부작용 발생으로 치료의 어려움이 이어지고 있다.

KAIST(카이스트)는 생명과학과 전상용 교수와 화학과 이희승 교수 공동연구팀이 탄수화물을 활용해 염증성장질환을 치료할 수 있는 나노 크기의 탄수화물 입자를 개발했다고 2일 밝혔다.

연구팀은 장 내 당질층을 모사한 탄수화물 나노입자에 생체 내에서 항산화·항염증 작용을 하는 빌리루빈을 결합, '항염증 탄수화물 나노입자(Anti-inflammatory Glycocalyx-mimicking nanoparticles)' 수십 종을 합성하고 이를 염증성 장 질환 치료에 적용 가능한 치료방법을 개발했다.

세포막은 다양한 형태의 당 사슬 집합체인 당질층(glycocalyx)으로 둘러싸여 있는데, 염증성 장질환이 있는 사람의 장 조직에는 정상인들과 다른 당질층이 형성돼 있다.

이 같은 당질층은 우리 몸이나 음식에 많이 존재하는 탄수화물을 이루는 구성 성분인 여러 가지 당들에 대해 선택적인 결합력을 보인다.

이에 착안해 연구팀은 자연에 존재하는 탄수화물을 구성하는 대표적인 다섯 가지의 당들을 조합해 수십가지의 인공 탄수화물(glycopolymers) 후보군들을 합성했다. 이후 염증성 장 질환 조직에 형성된 당질층에 잘 결합하는 인공 탄수화물 후보군을 선별했다.

합성된 수십가지의 인공 탄수화물에 우리 몸속에서 항산화 및 항염증 작용을 하는 빌리루빈 생리활성 물질을 결합해 최종적으로 당질층을 표적할 수 있는 ‘항염증 탄수화물 나노입자(anti-inflammatory glyconanoparticles)’후보군들을 구축했다.

연구팀은 구축된 항염증 탄수화물 나노입자 후보군들을 염증성 장 질환 생쥐모델에서 직접 경구투여를 통해 치료효능이 가장 우수한 탄수화물 나노입자를 선별했다. 선별된 항염증 탄수화물 나노입자의 치료효능과 작용기전 등을 조사했고, 기존 저분자 합성의약품 보다 우수한 효능 가능성을 확인했다.

카이스트 생명과학과 유도현 박사 및 황창희 박사가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 화학 분야 정상급 학술지인 `앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition, ISSN: 1433-7851 print, 1521-3773 online, Impact Factor: 16.823)' 6월 13일 字 온라인판에 게재됐다.
(https://doi.org/10.1002/anie.202304815 논문명: Anti-inflammatory Glycocalyx-Mimicking Nanoparticles for Colitis Treatment: Construction and In Vivo Evaluation).

전상용 교수는 "이번 연구를 통해 당질층 표적형 항염증 탄수화물 나노입자 플랫폼 기술은 염증성 장 질환 외에도 다양한 염증 질환들의 치료에 적용될 수 있을 전망"이라고 말했다.

이 논문은 해당 학술지에서 선정한 특별 언론홍보 대상으로 선정돼 해외 과학 전문 보도 매체인 ‘ScienceDaily’ 와 ‘ChemistryViews’ 등에도 소개된 바 있다.
(ScienceDaily: https://www.sciencedaily.com, ChemistryViews: https://www.chemistryviews.org)

한편 이번 연구는 한국연구재단의 리더연구사업(종양/염증 미세환경 표적 및 감응형 정밀 바이오-나노메디신 연구단) 및 선도연구센터사업(멀티스케일 카이랄 구조체 연구센터, CMCA)의 지원을 받아 수행됐다.

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서민지 기자 (mjseo@medigatenews.com)

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