1990년대 중반까지도 제약회사들은 신물질의 개발에만 관심을 기울여 왔다. 그렇지만 90년대 후반부터는 더 많은 비용과 시간을 들여도 효과가 있는 신물질이 발견되는 비율은 줄어들고만 있다. 때문에 주요 제약사들인 약물의 체내 전달(Drug Delivery) 문제에 관심을 갖게 되었다(개인 의견). 또한 제약 업계는 개선된 약물 전달 기술이 특정 약물을 더 효과적으로 또는 편리하게 전달할 수 있을 뿐만 아니라 특정 약품의 특허 보호 기간이 만료되는 시점에서 특허권 사용 기간을 연장시켜 줄 수도 있다는 점에서도 매력을 느끼고 있기 때문에 수많은 회사들이 약물 전달 기술을 개발하고 있다.
약물 전달 기술은 인체에 사용 가능한 생체고분자를 주된 원료물질로 사용하며 난용성 의약품의 가용화, 약물의 방출속도 조절, 약물의 생체 내 안정성 증대, 약물의 표적세포에 전달, 약물의 안전성 확보로 부작용 최소화 등을 목표로 한다(참조 URL 2). 실제로 약물 발견 노력의 결과로 얻어지는 화학 물질들의 약 3분의 1이 수용성이 떨어져 약효 면에서는 우수하지만 혈액 내에서는 생체적으로 수송이 어려워 약물로서의 활용은 종종 좌초에 부딪혀 왔다. 기존의 용해(Solubility) 기술로도 이 문제를 극복할 수가 없었다. 그렇지만 가용화를 위한 많은 노력들이 있었으며, 그 대표적인 성공 사례들이 페길화 폴리머(pegylated polymer), 리포좀성 입자(liposomal particle), 알부민(albumin) 기반 나노 입자 등이다.
이번에 UCLA 산하 나노시스템 연구소와 존슨 암센터의 과학자들이 현재 이용되고 있지만 물에는 잘 녹지 않아서 어려움이 많은 항암제들을 암세포에 효율적으로 전달하는 나노물질을 개발하는데 성공했다. 항암제가 물에 대한 용해도가 낮으면 추가적으로 유기용매를 필요로 하기 때문에 암치료에 나쁜 영향을 끼친다. 불행히도 이들 유기 용매들은 약물의 효과를 낮출 뿐만 아니라 독성을 발휘하기도 한다.
이번에 나노과학 저널인 ‘Small’ 6월호에 발표된 논문에서 실리카(silica)에 기초한 나노입자를 활용하여 항암제인 캄토테신(camptothecin)과 다른 물에 녹지 않는 약물들을 암세포에 전달하는데 성공했다고 적고 있다. 연구를 주도한 푸유 타마노이교수와 제프리 징크교수는 소수성 항암제인 캄토테신을 형광들 띤 다공성 실리카 나노입자의 공극에 주입시킨 후에 여러 암세포에 전달하여 암세포의 사멸을 유도시켰다. 시험 결과 다공성 실리카 나노입자는 여러 항암제들의 수용성 문제를 해결하는 전달체로 이용할 수 있음이 입증되었다.
타마노이교수는 “실리카 나노입자는 캄토테신을 포함하여 다른 불수용성 약물들의 전달에 유망했다. 또한 우리는 실리카 나노입자를 활용하여 이들 약물들을 암세포에 전달하여 세포사를 유도하는데 성공했다.”라고 설명했다. 징크교수는 “우리 연구의 백미는 이 나노입자가 생체 친화적(biocompatible)이며 긴 공극을 갖고 있고 조작하기도 쉽다는 점이다. 암세포 특이 수용체에 결합하는 리간드를 부착하는 추가 조작으로 나노입자가 특정 암세포만을 인식하여 항암제를 전달하도록 할 수도 있다.”라고 설명했다.
약물 전달 시스템이 처한 주요 문제점 중 하나가 생체 친화적인 시스템이 제한적이라는 점이다. 특히 효과적인 항암제 다수가 불수용성이기 때문에 유기 용매를 이용하지 않고 이들 약물들을 전달하는 기술 개발이 큰 관심을 모아왔다. 캄토테신과 그 유도체는 21세기의 대표적인 항암제로 여겨지고 있다. 이들은 위암, 결장암, 목암, 방광암, 유방암, 소세포암, 백혈병에 대해서는 실험실 시험에서 뛰어난 효과를 입증했다. 그러나 캄토테신은 불수용성 때문에 임상시험이 진행되지 못했으며 수용성을 개선시킨 유도체의 임상시험만이 진행되었다.
나노입자를 활용한 항암제 전달의 연구는 여러 연구팀에서 많이 진행되고 있다. 2005년 6월 15일자 ‘Cance Research’에 미시간대학의 연구팀이 항암제와 엽산을 나노 입자에 부착시키고 이 혼합체를 혈류에 주입함으로써 특정 종양에 항암 약물을 집중시킬 수 있다는 것을 보여주었다(GTB2005071540). 또한 미국 아이오와 주립 대학교의 빅터 린교수의 연구팀도 2006년 12월 ‘J. Am. Chem. Soc.’에 다공성 실리카 나노 입자의 표면을 화학적으로 변경하여 약물을 전달하는 효과를 확인한 시험결과를 발표했다. 이 연구에서도 나노 입자는 많은 양의 약물을 전달하거나, 특정하게 목적하는 세포의 질병 진단 및 치료에 응용될 수 있는 잠재 가능성을 가지고 있다고 언급되고 있다(GTB2006120278 ).
정보출처 : http://www.sciencedaily.com/
정보제공 : KISTI 글로벌동향브리핑(GTB)
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