나노의약 또는 나노약물(Nanomedicine)이라는 새로운 기술이 영국 링컨대학의 과학자들에 의해 고안됐다. 이 기술은 선택한 단백질을 사용해 금 나노 입자를 코팅하는 것이다. 과학자들에 따르면 이 기술은 암 종양 등 신체의 병든 부위를 정확히 표적으로 삼는 약물 적용에 도움이 된다.

이 신기술은 혈류에서 약물이 녹지 않도록 불용성으로 만드는 약물운송수단이다. 약물이 목표물에 도달하기 까지는 위, 소장 등을 지나가야 하는데 그때 약물의 효력이 줄어들지 않도록 만든다. 나노라는 말은 매우 작다는 뜻인데, 금 나노입자의 직경은 수십억 분의 1m에 불과하다. 이 금 나노입자를 생물학적인 단백질로 코팅해 혈류에 약물을 운반한다.

연구진은 금 나노입자 위에 단백질을 정확한 순서로 층을 만들어 쌓았다. 이 기술이 개발되기 전까지 입자와 단백질의 혼합에 관여하는 나노입자 코팅은 제한된 형태였다. 하지만 이제 나노의약기술은 실제 현실에서 테스트될 수 있다. 물론 아직 이것이 일반적인 약물 개발에 사용되는 것은 아니다.

연구

이 연구를 주도한 나노생물공학자 엔리코 페라리 박사는 단백질과 분자를 결합시켜 약물을 더욱 효과적으로 만드는 새로운 방법이 개발됐다고 설명했다. 게다가 이 방법은 단백질 의약품이 화학적으로 크게 변화하도록 만드는 것이 아니기 때문에 더 빨리 작용하는 효율적인 약물을 개발하는 데 도움이 된다.

연구진은 금 나노입자 표면에 효과적으로 결합해 나타나는 박테리아와 편평한 덩어리를 융합시켰다. 이 혼합물은 다른 어떤 단백질에도 안정적으로 결합했다.

금 나노입자와 융합 단백질을 혼합함으로써 페라리는 이것이 금 표면에 영구적으로 결합할뿐만 아니라 표적 단백질에도 안정적으로 결합할 수 있다고 말했다. 나노입자에 단백질을 결합시키는 새로운 기술이 등장한 것은 의약품 분야에만 매력적인 발견인 것이 아니다. 이 기술은 혈액 내 감염을 인식하기 위한 진단키트 및 바이오센서를 만드는 데 사용될 수 있다.

최근 발전

독실(Doxil)은 미국식품의약국(FDA)의 승인을 받은 최초의 나노항암제다. 1995년부터 지금까지 난소암, 골수종암 등의 성인암 치료에 사용됐다. 또 제한된 숫자의 어린이암 치료에 대한 사용이 승인되기도 했다.

존스홉킨스대학 의과대학과 리버풀대학 연구진이 함께 실시한 연구에 따르면 기존의 항말라리아 약물 전달을 개선하기 위해 나노기술을 사용하는 새로운 방법이 개발됐다. 가장 유용한 말라리아 예방 전략은 항말라리아 알약을 경구 투여하는 방법인데, 약을 너무 많이 섭취할 경우 심각한 합병증이 발생할 수 있다. 그런데 나노기술이 적용되면 알약의 섭취량이 줄어들면서 약물의 효과는 줄어들지 않기 때문에 말라리아 예방법이 개선될 수 있다.

미국 메이오클리닉의 연구진은 유방암 종양을 축소시키고 병의 재발을 방지하기 위해 새로운 나노입자를 개발했다. 연구에 따르면 이 나노입자는 HER2 양성 유방암에 강력한 항종양 반응을 일으켰다. 이것은 일반적으로 유방암의 40% 이상에 존재하는 HER2 수용체를 표적으로하는 항체로 코팅된다. 즉 나노입자는 HER2를 확인하고 종양에 집중한 다음 면역세포가 종양세포를 인식하고 공격하는 것을 돕는다.

나노입자의 종류

중요한 것은 나노입자를 특정 종양뿐만 아니라 전달하고자 하는 약물과 일치시키는 것이다. 이를 위해 필요한 나노입자는 크기, 모양 및 특성이 다르다. 예를 들어 DNA 종이접기 모양의 나노입자는 사람의 면역체계에서 외부의 세포, 즉 침입자로 인식되지 않는다. 따라서 이런 나노입자는 질병을 일으킨 세포에 약물을 운반하는 데 사용될 수 있다. 인체의 면역체계의 공격을 받지 않고 약물을 전달하기 때문에 약물과 관련된 부작용이 줄어든다.

한편, 고분자 나노캐리어는 약물과 결합해 종양의 성장, 췌장암의 화학요법 저항성 및 암의 전반적인 확산에 관여하는 암 유전자를 제거할 수 있다. 중합체성 나노캐리어는 다른 유전자 억제약물과 추가로 결합돼 다양한 암 치료에 사용된다.

[메디컬리포트=강민경 기자]