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우수논문

연골재생하는 엑소좀 기반의 나노입자 개발



온라인 차병원보는 세계적으로 권위 있는 SCI(Science Citation Index)급 학술지에 게재된 우수 논문 중 연구실적과 논문 인용 지수, 연구 기여도 등을 폭넓게 고려해 엄선한 논문을 매달 한 건씩 소개합니다. 이달에 소개할 논문은 2024년 12월 국제 학술지 <ACS Nano>에 실린 한동근 교수팀의 논문 ‘기능강화 엑소좀 기반 표적화 나노입자를 활용한 연골재생’입니다.
나노공학 기반 퇴행성 관절염 치료제의 연구 필요
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인구 고령화에 따라 국내 퇴행성 관절염 환자는 지속적으로 증가 추세(2023년 기준 약 430만명)다. 퇴행성 관절염 치료에 널리 활용되는 스테로이드제제는 단기적인 통증조절 효과만 있을 뿐이고, 장기간 투여 시 연골 손상이 가속화되는 문제점이 있다. 대안으로 활용되어 온 세포기반 치료제는 연골세포 수득 시 고통이 수반되며, 치료기간이 길고, 가격대가 높아 활용에 문턱이 높다. 때문에 실질적으로 연골 재생효과가 있으며, 언제든 바로 투여 가능한 퇴행성 관절염 치료제의 필요성이 대두되어 왔다.




기능강화 엑소좀 기반 표적화 나노입자 개발
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그림 2. 연골재생 나노입자를 관절염 유발 쥐 모델에 적용한 연구팀은 주입된 위치에서 연골재생 나노입자가 장시간 보존(맨 위 사진)되었으며, 8주 후 연골조직에서 효과가 나타난 것을 확인했다(연골구성인자가 확연히 회복되었으며, 연골손상점수도 감소하였음. 퇴행성 관절염 악화의 주요원인인 연골분해인자와 악화될 때 높아지는 염증관련 인자도 감소했음).

이에 차 의과학대학교 의생명과학과 한동근 교수 연구팀은 퇴행성 관절염으로 손상된 연골을 효과적으로 재생하기 위해 세포유래 재생인자로 알려진 엑소좀기반 연골재생 나노입자를 제안하였다. 줄기세포에서 유래한 기능강화 엑소좀은 연골재생효능이 있지만, 주사 후 빠르게 제거되는 것이 문제였다. 연구팀은 이 문제를 해결하는 동시에 염증을 효과적으로 억제하기 위해 염증억제제(Nicotinamide)를 담지하고, 연골을 표적화하는 항제가 표면에 부착된 리포좀을 혼합해 연골재생에 효과적인 ‘연골재생 나노입자’를 제작할 수 있었다.




다양한 질환에 기능화 엑소좀이 적용되기를 기대
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그림 2. 연골재생 나노입자를 관절염 유발 쥐 모델에 적용한 연구팀은 주입된 위치에서 연골재생 나노입자가 장시간 보존(맨 위 사진)되었으며, 8주 후 연골조직에서 효과가 나타난 것을 확인했다(연골구성인자가 확연히 회복되었으며, 연골손상점수도 감소하였음. 퇴행성 관절염 악화의 주요원인인 연골분해인자와 악화될 때 높아지는 염증관련 인자도 감소했음).

연구팀은 기존치료제의 한계점을 보완할 수 있는 ‘연골재생 나노입자’를 연골손상 쥐 모델에 적용, 손상부위에서의 장시간 보존효과가 나타나고, 이에 따라 연골의 재생효과가 나타남을 증명하였다. 연골의 결손에 따라 연골의 두께가 감소했던 연골손상 쥐 모델을 대상으로 ‘연골재생 나노입자’로 치료한 결과, 신생연골이 생기는 것을 확인한 것이다. 무엇보다 해당 연구에서 제안한 ‘연골재생 나노입자’는 질환의 종류에 따라 입자의 구성을 변경할 수 있다는 것이 장점이다. 미래에 다양한 질환에 적용 가능한 플랫폼 기술로 활용될 것으로 기대된다.




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