두 개 이상의 약물을 탑재하는 새로운 나노입자

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-12-15

미국 연구진은 나노입자 속에 두 개 이상의 약물을 탑재할 수 있는 새로운 방법을 개발했다. 암 세포는 그들을 죽이려는 약물에 내성을 가지고 있다. 그들을 죽일 수 있는 한 가지 방법은 그들의 신호 네트워크를 재설정하는 것이다. 이런 신호 네트워크는 세포 성장, 증식, 생존에 중요한 영향을 끼친다. 예를 들어, 의사들은 특정 신호 전달 경로를 막는 약물을 투여할 수 있지만, 암 세포는 며칠 내(혹은 수 분 내)에 그들의 생존을 촉진하는 대체 경로를 재설정하기 시작한다. 이것을 대처하기 위해서, 환자들은 병용 요법에 의해서 다양한 약물들을 섭취한다. 이것은 암 세포의 탈출을 막는 목적으로 수행된다. 그러나 두 개 이상의 약물을 세포 속에 주입하고 각각이 얼마 정도 삽입되는지를 제어하는 것이 어렵기 때문에, 많은 병용 요법의 효능을 제한하고 있다. 이런 이유 때문에 약물들은 종종 서로 다른 화학적 특성들을 가진다. 이것은 몸의 서로 다른 부분으로 여행하고 서로 다른 속도로 암 세포로 들어가게 한다. 예를 들어, 친수성 약물들은 고함수를 가진 조직 속에 축적되는 경향이 있는데 반해서, 소수성 약물은 이런 조직 속에 축적되지 않는다. 매사추세츠 공과대학(Massachusetts Institute of Technology)의 연구진은 이런 오랜 문제를 해결하고 싶어했다. 이번 연구진은 나노입자 속에 두 개 이상의 약물을 삽입하는 방법이 암 세포를 더 효율적으로 죽일 수 있다는 것을 발견했다. “우리는 한 개의 용기 속에 몇 개의 약물들을 주입할 수 있었고, 약물들을 나노입자 속에서 방출하는 속도를 조절할 수 있다. 이것은 암 세포를 죽이는데 가장 효율적인 속도를 가지게 할 수 있다”고 Dreaden은 말했다. 용기는 적층형 나노입자라고 불리고, 이것은 3개의 구성요소를 가진다: 물로 채워진 코어(이중층 멤브레인), 다중층 쉘, 나노입자가 암 세포를 표적할 수 있게 하는 외부 층. 이중층으로 구성된 코어는 친수성 및 소수성 약물을 포함할 수 있도록 디자인된다. 친수성 약물은 코어 속에 자유롭게 부유하고 소수성 약물은 지질층 속에 들어간다. 약물은 나노입자에서 각각이 선호하는 화학적 환경 속에서 존재할 수 있다. 다층 쉘의 목적은 입자들을 안정화시키고, 약물 누수를 방지하고, 입자들이 종양의 약산 환경을 표적하게 하고, 건강한 세포와 입자와의 상호작용을 최소화하는 것이다. 다층 쉘은 코어 속에 쉽게 저장되지 않는 약물들을 전달하는데 사용될 수 있다. 이런 분자들은 약물들을 분리하도록 쉘의 다른 층 속에 확산될 수 있다. 외부 층은 나노입자가 암 세포를 표적하고 면역 세포의 인지 없이 몸을 통과하는데 도움을 주는 분자들을 포함한다. “지난 몇 년 동안에, 우리는 pH 속의 차이, 특정 단백질의 존재 또는 부재와 같은 종양의 주변 환경 속의 다양한 단서들과 대응하도록 입자들을 디자인했다. 이것은 나노입자가 특정 암 세포 표면에 부착되도록 한다. 동시에, 우리는 입자의 코어와 쉘 속에 다양한 약물들을 수용할 수 있다. 이것은 특정 세포 유형을 위한 약물 조합을 조절할 수 있게 한다.” 이번 연구진은 그들이 두 개의 세포 신호 경로(MAPK와 PI3K)를 동시에 차단하는지를 조사했다. 236 명의 환자들이 포함된 임상 시험은 MAPK와 PI3K 억제제 조합이 MAPK 또는 PI3K 억제재 중의 하나로 종양을 수축하는 것보다 더 효과적이라는 것을 발견했다. 그러나 효능은 증가하지만, 약물로 유도된 더 큰 독성과 중요한 부작용이 발생한다. 그들은 종양에 약물을 더 효율적으로 표적할 수 있고, 건강한 조직과의 접촉을 감소시키고, 암 세포 속의 전달을 보장한다. 저널 journal Clinical Cancer Research에 게재된 최근 연구에서, 이번 연구진은 피부 속에 폐암 종양을 삽입한 쥐가 30일 후에 상당한 질병 안정화를 보인다는 것을 발견했다. 이와는 대조적으로, PI3K와 MAPK 억제제를 캡슐화한 나노입자를 사용하지 않는 경우에는 빠른 독성과 사망을 불러왔다. 적층형 나노입자의 다음 목표는 더 동적인 동물 모델을 사용해서 암을 조사하는 것이라고 이번 연구진은 말했다. 종양은 피부 아래에 삽입되는 것과 반대로 실제 해부학적 부위 속에 위치된다. 또한 적층형 나노입자들은 면역 시스템을 국부적으로 표적하는 다양한 약물들을 전달하는데 사용될 수 있다. “다양한 유형의 약물들은 효과적인 치료를 위해서 필요하다”고 Jessica Tucker 박사가 말했다. “이런 유망한 적층형 나노입자 기반의 방법은 효율적인 전달과 낮은 독성을 가진다. 이 방법은 몇 개의 암 유형에 적용될 수 있다”고 Tucker 박사가 덧붙였다.  그림. 암 세포 속으로 들어가는 적층형 나노입자(청색). noname015.bmp http://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=42082.php