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미토콘드리아 관련 질환 치료 새 지평

순천향대 나노화학공학과 임정균 교수 연구팀

2022년 01월 19일(수) 11:55 [온양신문]

 

↑↑ ▲임정균 순천향대 나노화학공학과 교수 <사진제공=순천향대학교>

ⓒ 온양신문

순천향대학교(총장 김승우)는 나노화학공학과 임정균 교수 연구팀이 세포 내 미토콘드리아에 약물을 표적할 수 있는 새로운 분자 수송체를 개발해 미토콘드리아 관련 질환 치료에 새 지평을 열었다고 밝혔다.

세포 내 소기관인 미토콘드리아는 생명체의 중요한 화학 에너지인 ATP를 생산해내는 세포 발전소로 세포 내 칼슘 항상성 유지, 세포의 산화 및 환원반응 조절, 각종 영양물질의 신진대사를 포함한 광범위한 세포 기능에 중추적 역할을 한다.

미토콘드리아는 다양한 질병 치료를 위한 약물의 주요한 표적이 될 수 있는 소기관으로 많은 과학자가 약물을 미토콘드리아에 효과적으로 전달하는 방법을 연구하고 있다. 하지만 미토콘드리아는 그 크기가 0.5~3μm로 매우 작고 세포 내에 넓게 분산되어 있어 약물을 미토콘드리아에만 선택적으로 전달하기는 쉽지 않다.

임정균 교수 연구팀은 약물이 미토콘드리아가 아닌 세포의 핵, 효소, 기능성 단백질과 같이 다른 곳에 전달되면 약물의 부작용뿐만 아니라 약물 투여량이 증가한다는 문제점에 주목했다.

따라서 이번 연구에서 약물이 세포 내 미토콘드리아까지 정확하게 선택적으로 전달하기 위한 분자 수송체 설계를 통한 새로운 치료 방법을 제시했다.

연구팀은 세포 내로 약물을 쉽게 전달시킬 수 있는 새로운 분자 수송체를 유기화학적으로 합성해 약물 전달 시스템에 널리 쓰이는 다수의 구아니디늄 작용기를 통해 분자 수송체의 세포 내 이동성을 증가시켰다.

또한 분자 수송체에 알라닌-나프탈렌 물질을 붙여서 미토콘드리아에 약물이 선택적으로 표적할 수 있도록 했다.

이후 분자 수송체에 항종양 항생제 약물을 결합했고, 그 결과 약물은 미토콘드리아에 선택적으로 전달돼 기존 항암제 단독보다 약 4배 이상의 암세포 사멸을 발생시켰다.

이와 같은 연구 결과는 ‘미토콘드리아 표적이 가능한 분자 수송체: 합성, 친유성 효과, 이온 결합체 연구(Mitochondria Targeting Molecular Transporters: Synthesis, Lipophilic Effect, and Ionic Complex)’라는 제목으로 국제학술지 Drug Delivery (IF: 6.419, 약학 분야 상위 10% 내, 2020 JCR 기준) 1월호에 게재됐다.

임정균 교수는 “미토콘드리아의 기능 장애가 알츠하이머 질병과 같은 퇴행성 뇌 질환에 주요한 발병원인 중 하나라는 것이 보고되고 있으므로 앞으로의 연구는 분자 수송체가 혈뇌장벽을 투과하여 뇌의 미토콘드리아까지 약물을 선택적으로 전달하여 뇌세포의 에너지 생성과 미토콘드리아 기능 회복 연구에 중점을 둘 계획이다”라고 말했다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 기본연구, 한국연구재단 4단계 두뇌한국 21 사업의 지원을 받아 수행했다. 분자 수송체의 설계와 개발은 순천향대 나노화학공학과 임정균 교수팀과 포항공대 정성기 명예교수가, 현미경 실험과 항암효과 측정은 순천향대 천안병원 전섭 교수팀이 공동으로 수행했다.

*분자 수송체: 약물을 세포 내로 쉽고 빠르게 전달시킬 수 있는 유기물 약물 전달체
*구아니디늄(guanidinium): HN=C(NH2)2의 구조를 가지며 세포 내 이동을 용이롭게 하고 약물 전달체에 널리 쓰이는 유기 화합물
*알라닌-나프탈렌(alanine-naphthalene): 분자 수송체의 미토콘드리아 표적화 기능을 위하며 아미노산의 한 종류인 알라닌과 나프탈렌 유기물이 결합된 유기 화합물
*친유성 효과: 물과 친하지 않으며 기름과 친한 성질

온양신문사 기자  ionyang@hanmail.net
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