기존 치료제(xigris) 단점 극복한 패혈증 치료제 개발 기대
미래창조과학부와 한국연구재단은 국내 연구팀이 혈관 내피세포의 세포막 보호 및 항염증 효과를 활성화시키는 수용체(세포 밖에서의 자극을 인식해 세포에 특정한 반응을 일으키는 단백질 구조체)에 약물을 효율적으로 전달할 수 있는 나노 약물전달체를 개발했다고 7일 밝혔다.
패혈증은 미생물(바이러스·세균 등)에 의해 혈액이 감염돼 전신에 염증반응이 일어나는 현상으로, 세계적으로 3번째로 높은 사망률(초기패혈증:20∼40%, 중증패혈증:40∼70%, 패혈쇼크:80% 이상)을 나타내는 난치성 질환이다.
2001년 미국 FDA에서 승인된 유일한 패혈증 치료제였던 자이그리스(xigris)가 2011년 10월에 패혈증 환자를 대상으로 한 임상시험에서 여러 부작용과 효능 없음이 밝혀져 시장에서 퇴출된 이후, 대체 치료제 개발이 시급한 상황이다.
이에 배종섭 교수(경북대 약학대학)와 김인산 박사(KIST 책임연구원·경북의대 졸업) 공동 연구팀은 기존의 패혈증 치료제인 자이그리스(APC)의 한계에서 아이디어를 얻었다.
자이그리스는 정상적인 혈액 응고를 방해하는 부작용과(항응고 효과), 약물이 주사된 후 효능이 반으로 줄어드는 시간(반감기)이 지나치게 짧은 단점으로 인해 그 효과가 미미하다는 한계가 있었다.
따라서 이를 개선하기 위해, 연구에서는 체내에서 철의 주요한 저장물질이며 24개의 구성단위(subunit)가 공 모양으로 자가 조립 돼 쉽게 약물전달체를 형성할 수 있는 페리틴(나노크기의 다른 치료약물 전달체보다 안정적이고 체내 면역반응도 작으며, 유전적·화학적인 변화가 용이한 내인성 물질)을 이용했다.
혈관 내피 세포에서 항염증 작용을 하는 EPCR 단백질 수용체와 혈액응고 등에 관여하는 PAR-1(Protease activated receptor-1) 단백질 수용체를 활성화시킬 수 있는 부위를 페리틴을 중심으로 양쪽 말단에 결합시켜 나노 약물전달체((PC-Gla-Ferritin-TRAP)를 만들었다.
연구팀은 이를 통해, PC-Gla(기존 치료제 APC에서 혈관내피세포 단백질 C 수용체(EPCR)를 활성화시키는 부위) 및 TRAP(PAR-1을 활성화시키는 부위)를 보다 효율적으로 수용체(EPCR, PAR-1)를 활성화해 APC의 항응고 부작용을 해결함과 동시에, 31분 정도밖에 되지 않던 짧은 반감기를 5시간 43분으로 10배 이상 향상시켜 효능을 개선했다.
연구팀은 "이번 연구는 강한 입자 형성 및 수용체 표적 능력으로 인해 안정적이고 효율적으로 혈관 내피세포의 수용체(EPCR, PAR-1)를 활성화시킬 수 있는 나노 약물전달체를 개발해 PC-Gla의 효율적인 전달로 항염증 작용을 증가시킬 수 있었다"고 설명했다.
또 "연구팀이 제작한 나노 약물이 패혈증 쥐 모델의 생존율을 개선시키고 패혈증으로 인한 장기 손상, 혈관 염증 반응을 저해하는 효과를 검증하는 성과를 얻었다"고 덧붙였다.
매년 여름 동아시아를 중심으로 발병하는 살인진드기, 2014년 에볼라 바이러스, 2015년 메르스 바이러스로 인해 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 많은 사망자와 감염자가 발생했지만, 현재까지 확실한 백신이나 치료제가 없는 실정이다.
배종섭 교수는 "살인진드기, 에볼라, 그리고 메르스 바이러스로 인한 사망 원인이 패혈증으로 밝혀졌으나, 현재 공인된 치료제가 없는 실정"이라며 "이번 연구로 만들어진 약물을 토대로 향후 추가적인 실험 및 임상시험이 이루어져 새로운 패혈증 치료제가 개발돼 감염으로 인한 사망자를 줄이고 감염증 공포로부터 벗어났으면 좋겠다"고 말했다.
한편, 배종섭 교수·김인산 박사 공동연구팀은 미래창조과학부 기초연구사업(중견연구자지원사업)과 보건복지부 연구중심병원R&D사업 등을 통해 연구를 수행했으며, 연구 결과는 재료분야의 권위 있는 학술지인 <어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)> 온라인 판 9월 29일자에 게재됐다.
