의약품을 뇌로 전달하는 젤라틴 나노입자(Gelatin nanoparticle)

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-12-31

약물을 비침습적으로 뇌에 전달할 수 있는 젤라틴(gelatin)의 작은 방울 덕분에, 뇌졸중 환자들은 뇌에 해로운 영향을 주는 것을 줄일 수 있는 치료를 수행할 수 있는 시간을 벌 수 있게 되었다. 일리노이대 전기및 컴퓨터공학부 소속의 연구자인 Hyungsoo Choi와 교수인 Kyekyoon Kevin Kim이 이끄는 일리노이대 연구진들과 한국의 동료 연구자들은 젤라틴 나노입자에 대한 상세한 연구를 수행했으며 그 결과를 Drug Delivery and Translational Research지에 게재했다. 연구자들은 젤라틴 나노입자가 뇌로 의학적인 치료 물질을 전달할 수 있으며 이를 통해 어떤 의약품이 언제 가장 효과적인지를 모니터링할 수 있게 되었다고 말했다. 젤라틴(Gelatin)은 생체적합성(biocompatible)을 지니고 있으며 생분해가 가능하고 미식품의약청안전청(Food and Drug Administration)에 의해 일반적으로 안전한 물질로 취급받고 있다. 일단 주입되고 나면, 젤라틴 나노입자는 상처 받은 부위에서 많이 생성되는 젤라틴 관련 효소 덕분에 손상받은 뇌 부분을 타깃으로 할 수 있다. 이 작은 젤라틴 입자들은 여러 장점을 지니고 있다. 우선 코 등으로 흡입되어 비침습적으로 뇌에 직접 전달될 수 있다는 장점이 있다. 이러한 장점은 혈액을 통해 뇌로 들어가는 대부분의 의약품들이 맞닥뜨리는 장벽인 혈액-뇌 장벽(blood brain barrier)을 우회할 수 있도록 도와준다. 이에 대해 Choi는 "치료제를 뇌의 특정한 부위에 전달하는 어려움을 극복하는 것은 대부분의 신경학적 장애를 치료하는데 있어서 매우 중요한 역할을 한다. 그러나, 만약 의약품들이 후각신경세포를 통해 전달될 수 있다면 혈액 뇌 장벽을 우회해 뇌로 치료약을 직접 전달할 수 있을 것"이라고 말했다. 약물 전달시스템으로서 젤라틴 나노입자를 테스트하기 위해, 연구자들은 뇌졸증 후 즉시 처치된다면 뇌에서 발행하는 염증반응을 줄이고 뇌 세포의 죽음을 막을 수 있는 의약품인 오스테오폰틴(osteopontin, OPN)을 이용했다. 이에 대해 kim은 "3시간 이내에 적절한 치료를 가하는 것이 뇌졸중 환자의 치료에 있어서 매우 중요하다. 하지만 대부분의 뇌졸중 환자들은 이 시간 이내에 병원에 도착해 적절한 치료를 받지 못한다"고 말했다. 젤라틴 나노입자를 이용해 OPN을 전달한 결과, 연구자들은 쥐를 대상으로 이들의 뇌졸중을 치료할 수 있는 가능성을 증가시켰음을 발견했다. 그들은 뇌졸중이 일어난 뒤 6시간 동안 나노입자로 치료한 결과 뇌에서 죽은 부분들의 70%까지 회복시킬 수 있다는 사실을 발견할 수 있었다. 연구자들은 비강(nasal cavity)을 통해 투입된 제라틴 나노입자들이 치료약을 뇌의 손상당한 부분에 보다 효과적으로 전달할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 이와 관련해 Choi는 "젤라틴 나노입자들은 뇌에 약물을 전달할 수 있는 운반체로 이용될 수 있다. 이들은 약물을 전달하는데 매우 효과적이며 이 경우 밤감기가 매우 짧은 의약품도 치료에 이용할 수 있다는 장점이 있다. 이에 대한 보다 자세한 연구 결과는 ["Gelatin nanoparticles enhance the neuroprotective effects of intranasally administered osteopontin in rat ischemic stroke model." Drug Delivery and Translational Research December 2014, Volume 4, Issue 5-6, pp 395-399 link.springer.com/article/10.1… %2Fs13346-014-0208-9]를 참고하기 바란다. 그림: 이번 연구를 수행한 일리노이대의 Kyekyoon Kevin Kim, 대학원생인 Elizabeth Joachim, 및 연구자인 Hyungsoo Choi. gelatinnanop.jpg http://phys.org/news/2014-12-gelatin-nanoparticles-drugs-brain.html