나노입자로 ‘뇌졸중’ '뇌경색' 치료제 세계최초 개발!

서울대학교병원 신경과 이승훈 교수와 기초과학연구원 나노입자연구단장인 서울대학교 화학생물공학부 현택환 교수의 공동 연구팀은 13일 세계 최초로 ‘뇌졸중’ 치료제를 개발했다고 밝혔다.

공동 연구팀은 희토류의 일종인 세리아를 이용해 3nm의 균질하고 생체에도 적합한 나노입자를 제작했다.

이 세리아 나노입자가 뇌경색 부위에서 항산화 및 항세포자멸사 효과를 보임에 따라 생체 내에서 뇌경색에 의한 손상을 줄인다는 것을 처음으로 밝혀낸 것이다.

뇌혈관질환은 국내에서 암에 이어 사망원인 2위다. 단일질환으로는 사망원인 1위를 기록하고 있다. 심각한 후유장애가 남아 가족이 겪게 되는 고통과 사회경제학적 비용이 높다.

그럼에도 뇌경색 환자에게는 혈전용해제를 제외하고는 임상적으로 공인된 신경보호제가 전무한 실정이다.

수십 년간 전세계적으로 다양한 약물들의 치료 가능성이 제기돼 왔으나 대부분 효과를 증명하는데 실패했다.

희토류의 일종인 세리아를 작은 크기의 나노입자로 만들면 항산화효과를 보인다. 세리아 크리스탈의 표면에서 세륨이 Ce4+로 존재하나 이를 나노입자로 만들게 되면 표면에 Ce3+가 존재하게 돼 활성산소를 환원하는 효과가 커진다고 한다. 이 특성을 이용해 화학공정에서는 세리아 나노입자를 항산화 촉매로 이용한다.

연구팀은 생체 내에서 작동이 가능하고 항산화효과가 큰 세리아 나노입자를 최초로 3nm의 크기로 만든 것이다.

연구팀이 만든 나노입자는 표면에 폴리에틸렌 글리콜(PEG)을 코팅해 혈액이나 조직 속으로 잘 전달된다.

연구팀은 쥐에 뇌경색을 유발한 다음 치료군에게는 정맥을 통해 세리아 나노입자를 0.5mg/kg와 0.7mg/kg을 각각 주입하고 대조군에는 아무것도 주입하지 않았다.

그 결과 뇌경색의 크기가 0.5mg/kg인 주입군에서는 44.6%, 0.7mg/kg 주입군에서는 50.2% 감소한 반면 대조군에서는 뇌경색 부위의 변화가 없었다.

세리아 나노입자가 뇌경색 후에 발생하는 활성산소를 줄이는 효과 및 뇌경색 후 주요한 조직 손상의 원인인 세포자멸사(apoptosis)를 감소시켰다.

“높은 질병부담에 비해 효과적인 치료법이 부족한 뇌경색에서 최근 각광받고 있는 나노기술을 이용한 새로운 치료제 개발 가능성을 높였다. 하지만 이번 결과는 실험적 쥐 모델에서 얻은 결과이므로 사람에게 적용하기 위해서는 심화연구가 필요하다.”
- 이승훈 교수

이 연구는 세계적인 권위의 학술지인 ‘앙게반테 케미(인용지수 13.455)’에 게재될 예정이다. 앞서 온라인으로는 먼저 공개됐다.

이번 연구성과는 저널 내 상위 5% 이내의 논문에만 수여하는 VIP(매우 중요한 논문)로 선정되는 영예도 얻었다. 앙게반테 케미는 이 연구결과를 보도자료로 만들어 해외 유수의 언론에 배포했다.

이 연구는 보건복지부 지정 보건의료연구개발사업 중개연구 중점연구사업의 지원으로 수행됐다.