한 연구팀이 엑소좀의 한계점을 극복하고 파킨슨병과 기타 여러 질병 치료에 사용할 수 있는 새로운 엑소좀 플랫폼을 개발했다.

세포 소낭의 일종인 엑소좀(exosome)이 약물 전달 매개체로 업계의 관심을 받고 있지만, 이전에 개발된 엑소좀 플랫폼과 관련해 여러 가지 문제가 발생했다. 문제점에는 일반 세포의 엑소좀 발현 저하 등이 포함돼 있다.

엑소좀이란 지름이 30~150nm인 지질 소낭으로, 엔도솜이라는 세포 내에 있는 이동 및 처리 구조를 통해 분비된다. 세포들은 막 수용체와 수용성 단백질, 특수 지질, RNA, 잠재적 DNA, 심지어 세포 기관이 들어있는 엑소좀을 분비하면서 서로 소통할 수 있다. 치료제는 합성 리포솜이 포함된 나노 입자로 포장이 돼 질병 표적으로 전달된다. 이처럼 엑소좀과 리포솜은 ‘화물 운반’ 용도라는 유사성이 있어 약물 전달 체계로 상당한 관심을 받고 있다. 게다가, 혈액 1마이크로리터당 엑소좀 300만 개가 들어있으며, 정상 세포와 죽은 세포 모두 엑소좀을 분비한다는 사실을 고려하면, 특정 질병 진단학을 개선할 수 있다는 가능성이 있다. 예를 들어, 혈중 엑소좀이 들어있는 글리피칸-1은 췌장암 초기 단계의 지표로 사용되고 있다.

중간엽 줄기세포에서 분비되는 엑소좀은 치료제로 직접 사용이 가능해 면역 중재 및 보호 기능을 활용할 수 있다. 엑소좀은 혈액-뇌장벽을 가로지를 수 있기 때문에 약물 전달 기능이 있다. 혈액-뇌장벽이란 알츠하이머병과 파킨슨병 같은 신경퇴행성 질병 치료제 개발을 가로막는 장애물이라고 간주해도 무방하다. 

파킨슨병은 중추신경계 장애로 움직임에 서서히 문제가 발생한다. 파킨슨병에 걸리게 되면 첫 번째로 손이 떨리는 증상이 먼저 나타난다. 전체적인 움직임이 둔화되고 몸이 뻣뻣해지며 증상은 대체로 몸의 한쪽 면에만 발생한다. 질병의 원인은 도파민을 분비하는 두뇌의 뉴런이 손상됐기 때문이다.

코지마 박사 연구팀은 파킨슨병 치료제를 두뇌 뉴런으로 전달하기 위해 엑소좀을 세포 또는 엑소틱(EXOtic) 장치로 이동시킬 시스템을 고안했다. 엑소좀 분비량이 적기 때문에, 연구의 첫 단계는 생성량을 늘릴 수 있는 유전자를 찾는 것이었다. 

연구팀은 실험쥐의 두뇌로 신경독성 물질을 주입한 후, 카탈라아제 mRNA가 함유된 엑소틱 장치 처치를 받은 실험쥐에게서 염증 지표가 줄어들었는지 조사했다. 그 결과, 신경염증 지표는 사실상 감소했다. 더 나아가, 세포사도 줄어든 것을 확인할 수 있었다.

약물 전달 플랫폼 엑소틱 장치

이번 연구는 엑소좀을 약물 전달 플랫폼으로 개발하는 데 중요한 토대가 됐다. 연구팀은 네프 단백질을 사용해 엑소좀 생성을 촉진할 수 있게 됐다. 잠재적인 면역 부작용에 대한 우려도 불식시켰다. 또한 연구팀은 엑소좀이 치료 RNA를 두뇌로 전달할 수 있다는 것을 입증했다. 엑소틱 플랫폼은 간 질환을 포함해 수많은 여러 질병에도 적용할 수 있다. 

최근, 비알코올성 지방 간염의 약물 표적이 RNA로 확인되며 기대를 모으는 상황이다.