주요 연구성과
NEW 김욱·양시영 교수팀, 자가조립 히알루론산 나노입자의 퇴행성 관절염 치료 기전 확인
- 2021-07-30
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김욱·양시영 교수 연구팀이 구(球)형 자가조립 히알루론산 나노입자의 퇴행성 관절염 치료 기전을 확인했다. 이번 연구성과를 토대로 퇴행성 관절염의 연골보호제로 쓰이는 선(線)형 히알루론산의 생체 내 안정성과 효과를 높일 실마리가 될 것으로 기대된다.
아주대 김욱 교수(응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과, 사진 왼쪽)와 양시영 교수(의과대학 약리학교실, 사진 오른쪽) 연구팀은 구(球)형 자가조립 히알루론산 나노입자의 연골보호 및 염증완화 효과를 확인했다고 밝혔다. 표적세포에 약물을 내려놓는 도구인 약물전달체가 그 자체로 퇴행성 관절염 치료를 위한 후보물질이 될 수 있음을 확인한 것.
이번 연구 성과는 ‘Self-Assembled Hyaluronic Acid Nanoparticles for Osteoarthritis Treatment’라는 제목으로 생체 재료 연구 및 응용 분야의 국제학술지인 <바이오머터리얼즈 (Biomaterials, IF 10.317)> 6월19일자에 게재됐다.
수명연장에 따른 고령화 사회 진입으로 세계적으로 관절염 환자 수가 지속적으로 증가하고 있다. 그러나 현재 치료제 및 연골보호제로 사용되는 주입형 고분자량 히알루론산은 생체 내에서 불안정하다는 한계가 있었다.
연구팀은 생체 친화적이며 무독성, 표적 특이적 결합력 등의 장점으로 약물전달체로 사용되던 자가조립 히알루론산 나노입자에 주목했다. 압축된 구형의 자가조립 히알루론산 나노입자는 선형 히알루론산보다 안정성이 높아 생체 내에서 오래 지속되며 염증완화 효과도 높일 수 있을 것이라 가정한 것.
이에 생쥐 무릎에 자가조립 히알루로산 나노입자를 주입, 연골을 투과한 나노입자가 연골세포 막에 존재하는 CD44 수용체에 결합해 연골의 파괴를 막는 것을 다광자 및 공초점 현미경으로 확인했다.
이는 나노입자에 있는 다수의 CD44 결합부위가 동시에 여러 CD44와 결합, 세포막에 CD44 뭉침현상(clustering)을 일으켜 CD44 활성을 효과적으로 억제한다는 것을 의미한다. 연구팀은 약물을 담고 있지 않은 약물전달체인 자가조립 히알루롤산 나노입자가 연골파괴의 매개체인 CD44 수용체를 억제하는 것이라고 설명했다.
또한 연구팀은 CD44 수용체가 퇴행성 관절염 치료제 개발의 표적이 될 수 있다는 것도 재확인했다.
CD44 수용체가 만들어지지 않는 생쥐모델은 무릎관절에 인위적으로 퇴행성 관절염을 유도해도 CD44 수용체가 생성되는 대조군에 비해 연골파괴가 현저히 낮게 나타난 것이다.
이번 연구 성과는 CD44 수용체에 작용하는 퇴행성 관절염 치료제의 후보물질로 자가조립 히알루론산 나노입자의 가능성을 제안한 것으로, 기존 선형 히알루론산의 생체 내에서의 낮은 안정성과 분해산물로 인해 유발될 수 있는 염증반응 등을 극복할 실마리가 될 것으로 기대된다.
한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업 및 바이오·의료기술개발사업 등의 지원으로 수행되었다.
<자가조립 히알루론산 나노입자의 퇴행성 관절염 치료 기전>