말랑말랑한 단백질 ‘젤’에 약물을 넣어 원하는 부위에만 약효가 퍼지게 하는 기술이 개발됐다. 단백질 하이드로젤은 약물을 오랜 기간 국소적으로 전달하면서도 첨가제로 인해 독성은 최소화돼 암 치료와 상처 치유 등의 효과를 높일 수 있을 것으로 기대된다.
울산과학기술원(UNIST) 생명과학과 강세병 교수팀은 바이오메디컬공학과 주진명 교수, 신소재공학과 차채녕 교수팀과 공동연구를 통해 자가 가교형 단백질 하이드로젤을 개발했다고 22일 밝혔다.
하이드로젤을 이용한 약물전달 기술은 약물을 원하는 부위에 천천히 배출되도록 할 수 있는 장점이 있다. 하이드로젤 내부에 그물처럼 이어진 ‘가교 결합(crosslinking)’이 분해되면서 안에 갇혀 있던 약물이 점진적으로 방출되는 원리다.
연구팀은 가교제를 넣지 않아도 체내에서 단백질끼리 가교 결합을 만들 수 있는 하이드로젤을 개발했다. 단백질 자체는 인체에 무해한 재료지만, 가교 결합을 위해 넣는 화학 가교제가 세포 독성을 유발하는 한계를 극복한 것.
또 단백질 하이드로젤의 주재료로 증식세포핵항원 단백질을 사용해 면역 염증 반응도 억제했다. 실제 개발된 하이드로젤을 주사로 쥐에게 주입했을 때 면역 염증 반응이 나타나지 않았다.
하이드로젤에 항암제(독소루비신), 상처 치유 성장인자(PDGF-BB)를 넣어 약물 전달 성능을 검증한 결과, 유방암 종양의 성장을 억제하거나 상처 재생을 빠르게 했다.
광열 항암치료에서도 효과를 보였다. 광열치료는 암세포를 쪄 죽게하는 치료법으로 종양 주위에서 빛을 받아 발열효과를 내는 광민감입자를 투여한다. 개발된 하이드로젤은 이 광민감입자를 가둬 종양 부위에 열이 집중되도록 하는 역할을 한다.
강세병 교수는 “새로 개발된 자가 가교형 단백질 하이드로젤은 다양한 치료제를 주입 부위에 맞춤형으로 전달하거나 가둘수 있는 효과적인 플랫폼으로 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다.
제1저자인 엄수민 연구원은 “이번 연구를 통해 구조적으로 다양한 단백질을 이용해 생의학적 응용에 적합한 단백질 하이드로젤을 개발할 수 있는 가능성을 제시했다”고 밝혔다.
연구 결과는 국제 학술지인 저널 오브 컨트롤드 릴리즈(Journal of Controlled Release)에 지난달 21일 온라인 게재됐다. 연구는 한국연구재단 기초연구실 사업, 중견연구와 대학중점연구소(세포간 신호교신에 의한 암제어 연구센터), 울산시의 지원을 받아 이뤄졌다.
< 저작권자 ⓒ 서울경제, 무단 전재 및 재배포 금지 >
jjs@sedaily.com
