KBSI, 치매 치료하는 나노복합체 개발...빛으로 위치 표적한다 - 케미컬뉴스

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치매 원인, 아밀로이드 플라크 형성 억제하는 나노복합체
치매 동물모델 실험 통해 억제 효능 검증

나노복합체가 아밀로이드 플라크 형성을 억제하는 과정 /이미지=KBSI 제공

국내 연구팀이 치매를 치료할 수 있는 나노복합체를 개발해 새로운 형태의 치매 치료에 활용될 전망이다.

한국기초과학지원연구원(KBSI)는 빛으로 치료 위치를 표적해 시간을 조절하는 나노복합체로 동물모델 실험을 통해 억제 효능을 검증했다고 6일 밝혔다.

KBSI 소재분석연구부 강현오 박사 연구팀과 KAIST 신소재공학과 박찬범 교수 연구팀이 공동으로 치매의 원인으로 알려진 아밀로이드 플라크 형성을 억제하는 나노복합체를 개발했다.

연구팀에 따르면 아밀로이드 플라크는 알츠하이머성 치매 환자의 뇌에서 발견되는 단백질 덩어리로 실 모양의 베타 아밀로이드 단백질이 응집되어 만들어진다고 한다.

왼쪽부터 공동교신 저자 KBSI 강현오 선임연구원, KAIST 박찬범 교수와 공동 제1저자 KAIST 정유정 박사, KAIST 이창헌 박사 / 연구진 사진=KBSI 제공

이 아밀로이드 플라크가 뇌 안에 계속 축적되면서 신경 독성이 야기되고, 뇌신경세포의 신호전달 시스템이 파괴되어 치매가 발생하게 되는데 연구팀이 개발한 나노복합체는 붉은 빛을 받을 때 활성화되어 필요한 시간 동안 특정 위치에 빛을 쬐어 아밀로이드 플라크 형성을 억제할 수 있다고 한다.

공동연구팀은 주요 치매 유전자를 동시에 갖고 있는 치매 동물모델로 실험을 진행했는데 살아있는 실험쥐의 뇌 한쪽에 나노복합체 용액을 주사한 후, 뇌 속 깊은 곳까지 도달할 만큼 투과력이 높은 파장 617nm의 붉은 빛을 2시간 동안 조사했다.

치매 실험쥐 뇌 속 아밀로이드 플라크의 감소, (a) 실험쥐의 뇌에 나노복합체를 주사한 후, 붉을 빛을 조사하지 않은 뇌(위)와 조사한 뇌(아래). 빛에 의해 활성화된 나노복합체로 인해 아밀로이드 플라크가 감소(빨간색 점선 부분)했다.
(b) 나노복합체를 주사한 후 빛을 조사했을 때 아밀로이드 플라크가 효과적으로 감소했음을 동물모델 실험을 통해 증명했다./이미지=KBSI 제공

그 결과 빛을 받아 활성화된 나노복합체는 활성산소를 발생시켜 아밀로이드 플라크를 잘게 쪼개고 아밀로이드 플라크의 재응집과 새로운 형성을 억제했다고 연구팀은 설명했다.

이 나노복합체는 5nm(나노미터) 이하의 크기로 공 모양의 핵에 핵산 가닥을 결합시킨 형태로 나노복합체의 핵은 탄소가 주성분으로 탄소점(Carbon dot)이라고도 불리고 인체 독성이 낮다. 핵에 붙은 압타머라는 핵산가닥은 베타 아밀로이드 단백질을 만나면 강하게 달라붙는 역할을 한다.

KBSI 강현오 박사는 "외부 물질로부터 뇌신경세포들을 보호하는 뇌혈관장벽을 치료제가 통과할 수 있는지가 관건"이며 "이번에 개발된 나노복합체가 탄소를 기반으로 뇌혈관장벽을 통과할 가능성이 높아, 알츠하이머성 치매를 치료할 수 있는 새로운 나노복합체로 이어질 것"으로 기대했다.

연구팀은 살아있는 실험쥐 뇌의 복잡한 신경생리학적인 환경 속에서도 효능이 있음을 확인했기 때문에 향후 치매 치료제 개발 적용이 용이하다고 밝혔다.

이번 연구 결과는 나노분야 국제학술지 ACS Nano에 논문명 'Photomodulating Carbon Dots for Spatiotemporal Suppression of Alzheimer’s β-Amyloid Aggregation'으로 최근 게재됐다.

또한 KAIST 박찬범 교수 연구팀이 나노복합체 합성 및 특성 분석 연구를, KBSI 강현오 박사 연구팀은 치매 동물모델을 통한 나노복합체의 효능 분석 연구를 수행했다.

KBSI 신형식 원장은 "매우 빠르게 고령사회에 진입한 우리나라는 노화 관련 질병에 대한 국가적 대응이 필요하다"며 "지난해 고령동물생육시설을 포함하는 KBSI 노화연구시설을 준공했고, 생물재난 분석기술 개발 사업을 통해 노화 관련 후속연구를 이어갈 것"이라고 말했다.

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