서울대 약대 김대덕·충남대 약대 이재영 교수팀, 항암제 표적 나노 제형 개발

서울대학교(총장 유홍림) 약학대학 김대덕 교수팀과 충남대학교(총장 이진숙) 약학대학 이재영 교수팀이 공동연구한 대장암 항암화학요법을 위한 신장 배설 가능한 양쪽이온성 사이클로덱스트린 나노 제형 개발 결과가 나노 분야 최고 권위의 학술지인 '네이처 나노테크놀로지'(Nature Nanotechnology, IF 40.523, 분야 상위 1.38%)에 게재됐다.

사진 왼쪽부터 김대덕 교수, 이재영 교수, 백민준 석박사통합과정생/사진제공=서울대학교 약학대학

'Tailoring renal-clearable zwitterionic cyclodextrin for colorectal cancer-selective drug delivery'라는 제목으로 게재된(교신저자: 김대덕 교수, 이재영 교수, 제1저자: 백민준 석박사통합과정생) 본 연구는 높은 종양 선택성을 보이는 항암제 표적 나노 제형을 개발하기 위해 진행됐다.


항암제 전달용 나노입자의 설계 전략은 기본적으로 EPR(enhanced permeability & retention) 현상에 기반하는데 이는 나노입자와 봉입된 항암제의 간, 비장 등 정상 조직의 세망내피계에 대한 축적을 유발한다. 연구팀은 임상 적용 가능한 나노 제형을 개발하는 것을 목표로 EPR 이론 기반의 설계 전략을 탈피한 새로운 종양 표적화 나노 제형의 설계 및 개발에 대해 지속적인 관심을 가지고 연구해왔다.

양쪽이온성 사이클로덱스트린 나노전달체의 생체 분포 메커니즘/사진제공=서울대학교 약학대학

본 연구에서는 20가지의 신장 배설이 가능한 종양 표적화 사이클로덱스트린(cyclodextrin) 유도체를 합성했다. 다양한 유도체 중 대장암으로의 선택성이 가장 높은 사이클로덱스트린 유도체를 선정하여 대장암의 항암 치료 요법에 적용하는 연구를 진행했다. 신장 배설이 가능한 크기를 가지는 사이클로덱스트린 유도체의 구조를 최적화하여 정상조직에서의 항암제 분포를 획기적으로 감소시키면서 암조직으로의 분포는 증가시키는 결과를 얻었다.

연구팀은 신장 배설이 가능한 사이클로덱스트린 기반의 초소형 양쪽이온성 종양 표적화 나노전달체를 개발했으며, 이를 통해 항암제의 종양 분포를 증가시킴과 동시에 정상 조직으로의 노출을 유의미하게 감소시킬 수 있음을 증명했다. 고전적인 나노 제형으로 달성하기 어려운 이상적인 생체 분포 특성이라고 할 수 있다. 표적 조직으로의 높은 선택성을 가지는 차세대 나노 약물 전달체의 새로운 파라다임을 제시하고 그 효능을 증명하였기에, 향후 기반기술로서 폭넓게 활용되고 발전할 것으로 기대된다.


한편 본 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업, 나노소재원천기술개발사업, 우수신진연구사업, 글로벌박사양성사업의 지원으로 수행됐다.