폴리케탈(polyketal)이라 불리는 생분해성 폴리머와 그 유도체들이 약물이나 효소의 전달을 촉진시켜서 급성 폐질환, 급성 신장질환, 염증성 장질환 등의 염증성 질환 치료를 향상시키는 것으로 확인되었다.

연구를 주도한 Georgia Tech and Emory University의 Niren Murthy 교수는 “우리가 개발한 폴리케탈 마이크로입자는 질병이 발생한 부위에 약물을 신속하게 전달시켜 준다. 특히 이들 폴레케탈의 장점은 생분해성 소재이기 때문에 인체에서 축적되지 않고, 그에 따라서 추가 염증을 일으키지 않는다.”라고 설명했다.

이번 연구결과는 8월 18-20일에 필리델피아에서 개최된 미국 화학회 연례회의에서 발표되었다. 실제 연구를 담당한 Scott Wilson은 학회에서 폴리케탈이 소장과 대장에서 부푸름 증상이 발생하는 염증상 장질환에 대한 약물 효과를 높인다고 설명했다.

또한 폴리케탈은 산이나 염기에서의 안정성도 향상되었으며 염증 발생 조직 주변에 주로 발생하는 활성산소종(reactive oxygen species)이 존재할 때에만 분해되었다고 한다. 세포배양 시험에서도 폴리케탈은 활성산소종의 일종인 초과산화물(superoxide)이 과다생산되는 세포에서만 신속하게 분해되었다.

현재 연구팀은 Emory University 위장관 질병학부의 Didier Merlin 교수와 공동연구를 진행 중이라고 한다. Merlin 교수는 이들 폴리케탈에 여러 약물을 포함시켜서 염증성 장질환의 치료가능성을 타진하고 있다.

Murthy 교수는 “우리의 폴리케탈 마이크로입자는 산성인 위에서도 분해되지 않고 장에서만 약물을 유리시키기 때문에 환상적인 약물 전달기술이라고 생각한다.”라고 밝혔다.

the University of Rochester Medical Center의 Nick Crisp 교수, Schering-Plough Biopharma의 Robert Pierce 교수 등도 이번 연구에 참여하고 있다. 연구팀은 폴리케탈 마이크로입자 약물전달 기술에 대하여 특허 3건을 출원했다.

연구팀은 폴리케탈을 급성 간질환을 치료에도 효과가 있는지 시험하고 있다. 급성 간질환은 간의 대식세포가 활성산소를 만들어내서 간 기능에 장애를 불러일으키는 증상이다. 급성 간질환에 대한 치료법 중 하나는 초과산화물을 무독화시키는 초과산화물 불균등화효소(superoxide dismutase:SOD)를 투여하는 것이다.

연구팀은 이 효소를 산성 환경에서 쉽게 분해되는 다른 폴리케탈 유도체인 cyclohexane-1,4-diyl acetone dimethylene-폴리케탈 마이크로입자 내부에 포함시켰다고 한다.

Murthy 교수는 “급성 간부전 환자들은 약물이 신속하게 전달되지 못하면 사망하게 된다. 우리는 폴리케탈 유도체의 가수분해 속도를 조절했으며 1-2일 만에 약물을 도달하게 만들었다.”라고 설명했다. 특정 장기에 단백질 약물을 전달시켜야 하는 질환을 치료에도 이 기술이 적용될 것으로 기대되고 있으며 심근경색 치료에도 시험하고 있다.

Murthy 교수는 “일반적으로 마이크로입자의 형성에는 유기용매가 요구되기 때문에 그 과정 중에서 약물로 전달되어야 할 단백질의 파괴되기가 쉽다는 문제점이 존재한다. 우리는 이런 문제점을 극복하기 위해서 마이크로입자의 표면에 단백질을 고정화시키는 방법을 개발했다.”라고 설명했다.

연구팀은 nitrilotriacetic acid-지방 접합체를 폴리케탈에 도입시켜서 문제를 해결했다. 이 마이크로입자와 단백질 약물을 혼합시킨 후에 원심분리하는 한단계의 공정으로 단백질은 포리케탈의 표면에 결합되었다고 한다.

인체의 생리상태와 유사한 조건을 만든 실험실 시험에서 24시간 전후에 이 폴리케텔 마이크로입자에서 단백질 약물의 절반이 유리되었다고 한다.

연구팀은 수년 이내에 보다 향상된 폴리케탈을 개발하여 세포배양 시험과 동물시험에서 효과를 입증한다는 계획이다. Murthy 교수는 “과거 수년 동안 우리는 폴리케탈의 특성을 조절하는 법을 개발하여, 이제 여러 다른 질병 조건에서 맞춤화시키는데 성공했다. 그러나 우리의 최종 목표는 이들 질병들을 치료하는 것이다.”라고 밝혔다.

홍순우 기자/ kip@packnet.co.kr