체내 표적 부위에서 약물을 방출하는 것에서 나아가 약물의 작용을 도와 시너지 효과를 낼 수 있는 약물전달체가 소개됐다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 강한창 교수(가톨릭대학교 약학대학) 연구팀이 세포 내 산화·환원에 반응하는 디셀레나이드 기반 약물전달체가 항암제의 작용을 도울 수 있음을 세포 및 동물 실험을 통해 확인했다고 밝혔다.

디셀레나이드(diselenice)는 셀레늄(Se) 두 분자가 화학결합한 화합물로 산화 및 환원 조건 하에서 생분해되는 특성을 보인다.

자극 감응성 약물전달체는 특정 조건에서 스스로 반응하면서 안에 탑재된 약물을 방출한다. 온도, 산성도, 화학물질, 효소 등 세포의 다양한 물리화학적 자극이나 효소활동 등에 반응, 분해되거나 또는 크기가 변화하는 원리다.

디셀레나이드 결합이 포함된 화합물 역시 세포 내 화학물질인 글루타치온(항산화물질)과 활성산소(산화물질) 모두에 의해 분해될 수 있어 자극감응성 약물전달체의 좋은 구성 성분이 될 수 있다. 세포 내에는 활성산소와 글루타치온이 공존하는 만큼 이 둘을 모두 고려한 약물전달체 연구가 필요했다.

연구팀은 활성산소보다 글루타치온이 디셀레나이드를 더 잘 분해하는 것을 알아내고 항산화물질 글루타치온이 활성산소보다 더 빠르게 소비되면서 산화스트레스가 가속화되는 것을 알아냈다.

특히 암세포는 활성산소의 산화능과 글루타치온의 항산화능이 모두 정상세포에 비해 상대적으로 높다. 때문에 글루타치온에 의한 디셀레나이드 분해가 정상세포에 비해 더 빠르게 일어나면서 항산화능이 급격히 감소, 산화스트레스로 인해 암세포만 선택적으로 죽게 되는 원리를 알아냈다.

실제 암세포에 디셀레나이드 약물전달체에 독소루비신(항암제 일종)을 탑재해 처리하자 독소루비신 단독처리 시보다 암세포 사멸 능력이 2배 우수한 것으로 나타났다.

나아가 대장암 생쥐모델을 통해서도 이를 확인했다. 고용량(5mg/kg 2회 주사)의 독소루비신만을 투여했을 때보다 저용량의 독소루비신(10분의 1 농도)을 디셀레나이드 약물 전달체에 탑재해 투여한 경우 종양 크기의 감소가 1.9배 더 높게 나타났다.

연구팀은 암뿐 아니라 다른 질병 내의 산화능과 항산화능을 조절해 시너지 약효를 기대, 디셀레나이드 약물전달체의 병용과 관련한 후속연구를 지속할 계획이다.

과학기술정보통신부·한국연구재단 중견연구사업과 기초연구실후속 연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 소재 분야 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)에 11월 9일 논문명 ‘Disrupting Redox Balance with a Diselenide Drug Delivery System: Synergistic or Antagonistic?’, 강한창 교수(교신저자/가톨릭대학교), 최연수 박사(제1저자/가톨릭대학교) 등으로 게재됐다.