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
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
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
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.