전남대 박인규·배은희 교수팀, 신장 표적 나노치료제 개발

알포트 증후군 모델서 섬유화·염증 동시 제어… Journal of Nanobiotechnology 게재

전남대학교 연구팀이 유전성 희귀 신장 질환인 알포트 증후군 치료를 위한 신장 표적 나노치료제를 개발했다. 전남대 의과대학 의생명과학교실 박인규 교수와 신장내과 배은희 교수 공동 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션 기반 분자 모델링 기술과 나노 기술을 결합해, 신장의 특정 부위에 약물을 전달하고 질병 부위에서 반응해 약물을 방출하는 질환 맞춤형 나노 복합체를 개발했다고 밝혔다.

알포트 증후군은 유전자 변이로 인해 신장의 필터 역할을 하는 사구체가 서서히 손상되는 질환이다. 질환이 진행되면 신장이 딱딱하게 굳는 섬유화와 만성 염증이 반복되고, 결국 투석이나 신장 이식이 필요한 상태에 이를 수 있다. 현재까지는 질환의 진행을 늦추는 보조적 치료 외에 근본적인 치료 선택지가 제한적이었다. 전남대 연구팀은 알포트 증후군이 발생할 때 신장 조직 내 활성산소가 증가한다는 점에 주목했다. 이를 바탕으로 활성산소를 감지하면 스스로 분해되면서 내부에 담긴 약물을 방출하는 나노입자 PPCK를 설계했다. 연구팀은 이 나노입자 안에 신장 섬유화와 염증을 조절할 수 있는 물질을 함께 탑재해, 질병 부위에서 선택적으로 작동하는 치료 전략을 구성했다.

이번 연구의 핵심은 멀티스케일 분자 모델링이다. 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 수만 번의 계산을 수행하고, 신장 섬유화를 막는 이발티노스타트와 염증을 억제하는 제니스테인이 각각의 표적 단백질에 안정적으로 결합한다는 사실을 확인했다. 이렇게 선별된 두 약물은 연구팀이 개발한 나노 마이셀 안에 담겼다. 해당 나노입자는 겉면에 신장 세뇨관 세포에 선택적으로 결합하는 특수 펩타이드가 붙어 있어, 혈관을 따라 이동하다가 신장 세뇨관에 집중적으로 축적되도록 설계됐다. 약물이 전신에 넓게 퍼지는 방식이 아니라 필요한 부위에 집중적으로 전달되도록 한 점이 이번 기술의 특징이다.

연구팀은 알포트 증후군 모델 생쥐를 대상으로 나노 치료제의 효과를 확인했다. 실험 결과, 나노 치료제를 투여한 그룹은 일반 약물을 투여한 그룹보다 신장 조직의 섬유화와 염증 수치가 낮아졌고, 신장 기능 지표도 회복된 것으로 나타났다. 특히 필요한 양의 약물을 신장에 집중적으로 전달할 수 있기 때문에 전신 약물 투여에서 발생할 수 있는 독성이나 부작용 문제를 줄일 가능성도 제시됐다. 이는 희귀 신장 질환 치료뿐 아니라 만성 신장질환 치료 전략에서도 활용 가능성을 넓히는 결과로 볼 수 있다.

박인규·배은희 교수는 이번 연구가 컴퓨터를 이용한 약물 설계부터 나노공학 기반 전달체 제작까지 전 과정을 체계적으로 수행한 결과라고 설명했다. 이어 알포트 증후군뿐 아니라 만성 신장병으로 고통받는 환자들에게 새로운 가능성을 제시할 수 있는 차세대 정밀 의료 기술이 될 것으로 기대한다고 밝혔다.

이번 연구 결과는 Journal of Nanobiotechnology에 게재됐다. 논문명은 ‘Multiscale Molecular Modeling–Directed ROS-Responsive Nanotherapy for Dual-Axis Regulation of Fibrotic and Inflammatory Signaling in Alport Nephropathy’다. 전남대는 해당 학술지가 영향력지수 12.6의 저널로, Biotechnology & Applied Microbiology 분야 상위 2%에 해당한다고 설명했다. 이번 연구는 한국연구재단 지역혁신선도연구센터, 기초연구사업 중견연구, 심혈관 리모델링 질환 혁신 제어 의과학연구센터, 보건복지부 글로벌 의사과학자 양성사업의 지원으로 수행됐다. 전남대 연구팀의 이번 성과는 신장 질환 치료에서 약물 자체뿐 아니라 약물이 작동해야 할 위치와 시점을 정밀하게 조절하는 전달 기술의 중요성을 보여주는 사례로 정리된다.

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