플라잉 카펫 기술을 이용한 항암 약물 이송 그래핀

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-01-12

한 국제 연구팀이 개별 약물이 가장 효과적일 수 있는 세포의 별개 부분을 표적으로 하는 개별 약물을 이용하여 암 세포들에 두 가지 항암 약물들을 순차적으로 이송하는 플라잉 카펫 형상의 그래핀 스트립들을 이용한 약물 이송 기술을 개발했다. 이 기술은 인체 폐 암 종양을 표적으로 하는 쥐 모델에서 시험되었을 때 격리된 약물에 비해 더 좋은 성능을 발휘한다는 것이 발견되었다. 또한 연구원들은 항암 단백질인 TRAIL이 이전에 시험되지 않았던 암 세포들의 표면에 직접적으로 결합하기 위해 활성 표적 분자들로 역할을 할 수 있다는 것을 발견했다. 이 연구는 노스캐롤라이나 주립 대학, 차펠 힐 노스캐롤라이나 대학, 중국 제약 대학 (CPU)의 연구원들에 의해 수행되었다. "Furin-Mediated Sequential Delivery of Anticancer Cytokine and Small-Molecule Drug Shuttled by Graphene"이라는 제목으로 어드밴스드 머터리얼스 지에 최근 발표된 연구에서, 연구원들은 그래핀 스트립들 상으로 TRAIL과 독소루비신 (Dox)의 두 가지 약물들을 부착했다. 그래핀은 단 원자 두께 정도인 2차원 탄소 시트이다. TRAIL이 암 세포의 외부 멤브레인으로 이송될 때 가장 효과적이기 때문에 비록 Dox가 핵으로 이송될 때 가장 효과적이지만 연구원들은 가장 큰 손상을 끼칠 암 세포를 치료하는 개별 약물로 순차적으로 이 약물들을 이송하길 원했다. Dox는 약물과 그래핀의 분자 구조 내에서 유사성으로 인해 그래핀에 물리적으로 결합된다. TRAIL은 펩타이드로 불리는 아미노 산의 체인에 의해 그래핀의 표면에 결합된다. 이 약물 풍부 그래핀 스트립들은 용액 내에서 혈류로 주입되고 이후 나노크기 플라잉 카펫들처럼 혈류를 통해 이동한다고 NC 주립과 UNC-차펠 힐에서 연합 바이오의료 공학 프로그램 조교수이며 이 연구를 설명한 논문의 선임 저자인 젠 구 박사가 설명했다. 일단 혈류 내에서, 이 플라잉 카펫들은 암 종양들이 종양 내로 침투하기 위해 근처 혈관들이 새는 현상을 이용한다. 이 플라잉 카펫이 암 세포와 접촉할 때, 이 세포 표면 상의 리셉터들은 TRAIL 상으로 달라붙는다. 그 동안 암 세포들의 표면 상에서 일반적인 효모들은 TRAIL과 그래핀을 연결하는 펩타이드를 자른다. 이는 세포 사멸을 촉발하기 시작하는 과정인 표면 상에 TRAIL을 남기고 Dox 부착 그래핀을 세포가 흡수할 수 있게 해 준다. 플라잉 카펫은 세포에 의해 삼켜진 후, 세포 내부 산성 환경은 핵을 공격하기 위해 약물을 방출하도록 그래핀에서 Dox의 분리를 촉진한다. 구 박사는 연구원들이 TRAIL 자체가 이전에 알지 못 했던 물질인 개입 물질을 이용하지 않고 암 세포로 약물 이송 시스템을 부착하는데 이용될 수 있다는 것을 시험했고 그래핀이 큰 표면적을 가져 이 기술이 암 세포 멤브레인 상의 표적으로 TRAIL을 적용하기 위한 성능을 향상시킨다고 말했다. 연구원들은 연구실 쥐들 내 인체 폐 암 종양(세포 라인 A549)에 대항하여 잠복기 시도들에서 플라잉 카펫 약물 이송 기술을 시험했다. 이 기술은 그들 자신에 의해 Dox나 TRAIL이나 그래핀과 TRAIL 사이 펩타이드 연결이 잘려질 수 없는 Dox와 TRAIL의 결합보다 매우 더 효과적이었다. 현재 연구원들은 이 새로운 기술을 이용하여 어떻게 진행되는 것이 최선인지 결정하기 위해 부가 잠복기 연구들을 위해 연구자금을 얻으려고 노력하고 있다. 그림 설명: 그래핀 상의 항암 약물 이송 id38600.jpg http://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=38600.php