아주대 연구팀, 류마티즘 등 자가면역질환 치료 효율 높일 신기술 개발

생체친화적 펩타이드 치료제 활용, 질환 부위에 약효 오래 유지

김문석·최상돈 교수팀 성과, '저널 오브 컨트롤드 릴리즈' 8월 게재

아주대 연구팀이 개발한 류마티스용 펩타이드 함유 주사제형 작용 기전 이미지. ⓒ아주대 제공

아주대 연구팀이 자가면역질환 류마티즘 환자들의 약물 복용 편의성을 대폭 개선할 수 있는 새로운 주사 제형 시스템을 개발했다.

아주대학교는 1일 김문석(응용화학과·대학원 분자과학기술학과)·최상돈(첨단바이오융합대학·대학원 분자과학기술학과) 교수 연구팀이 류마티즘 환자를 위한 신규 펩타이드 약물을 함유한 주사 주입형 하이드로겔 제형을 개발했다고 밝혔다.

해당 내용은 '톨-유사 수용체 제어능력을 가진 펩타이드 약물 함유 주사 주입형 하이드로겔(Intra-articular hydrogel formulation prolongs the in vivo stability of Toll-like receptor antagonistic peptides for rheumatoid arthritis treatment)'이라는 제목의 논문으로 약효 효능 향상 분야 국제 저널인 '저널 오브 컨트롤드 릴리즈(Journal of Controlled Release)'에 8월 게재됐다.

이번 연구에는 아주대 대학원 분자과학기술학과 석사과정 졸업생 이소연이 제1저자로 참여했다. ㈜메디폴리머도 연구에 함께 했다. ㈜메디폴리머는 난치성 질환 치료제 활용을 위한 의료·친환경 소재를 개발하고 있다.

세균 등에 의해 유발된 몸 안의 염증반응을 없애기 위해서 우리 몸에서는 면역반응이 일어나는데, '톨-유사수용체4(TLR4)'라는 단백질이 면역반응의 주된 역할을 한다. 그러나 어떤 이상 환경하에서 톨-유사수용체 단백질이 지나치게 활성화되면 류머티스 관절염을 비롯한 염증성 질환이 유발된다. 그러므로 이 단백질의 활성을 조절한다면, 염증성 질환의 치료가 가능하게 된다.

이러한 자가면역질환의 치료에는 스테로이드가 주로 사용되고 있다. 하지만 스테로이드제의 경우 장기 복용 시 심각한 부작용을 유발하기도 한다. 이에 아주대 연구팀은 앞서 염증성 질환에 활성을 갖는 아미노산의 중합체인 펩타이드(peptide) 물질을 발굴하고, 효능을 검증했다. 아미노산 12개로 이루어진 펩타이드는 독성이 거의 없고 생체 친화적이지만, 생체 내 안정성이 매우 짧기 때문에 약효 유지를 위해서는 반복 복용이 필요하다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 펩타이드를 히알루론산에 도입해 직접 주사 가능한 제형으로 제작했다. 류마티즘 관절염 질환 부위에 이를 직접 주입하면 질환 부위에 장기간 유지될 수 있고, 펩타이드에 의한 류마티즘 치료의 효율을 극대화할 수 있다. 연구팀은 개발한 펩타이드 함유 주사제형이 류마티즘 관절염 질환 부위에는 약효를 최대한 유지시키고, 다른 장기에는 약에 의한 부작용을 최소화함을 이번 연구를 통해 확인했다.

김문석 교수는 "이번 연구에서 실험을 통해 펩타이드 함유 주사제형이 류마티스 관절염 질환에 대해 우수한 약효작용을 보임을 확인했다"며 "류머티스 관절염 같은 자가면역질환 등 염증성 질병에 새로운 치료제로 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 미래소재디스커버리 및 대학중점연구소사업의 지원을 받아 수행됐다.

한편 아주대 김문석·최상돈 교수 연구팀은 아주대 윤현철 교수(첨단바이오융합대학)·미국 하버드대학 최학수 교수(의과대학)팀과 함께 신규 펩타이드 개발 연구도 진행하고 있다. 공동 연구팀은 내인성 줄기세포를 효과적으로 유도해낼 수 있는 신규 펩타이드를 개발했다. 이를 통해 손상된 인체 조직의 뼈 재생을 외부 줄기세포 투입 없이 유도해낼 수 있다는 점에서 다양한 뼈 질환 치료에 널리 활용될 수 있을 것으로 보인다.

해당 내용은 '내인성 줄기세포 생체활성 제어능력의 펩타이드 약물 함유 주사 주입형 하이드로겔(Amplifying endogenous stem cell migration for in situ bone tissue formation: Substance P analog and BMP mimetic peptide-loaded click-crosslinked hyaluronic acid hydrogel)'이라는 논문으로 생체 재료 분야 국제 저널인 '머터리얼즈 투데이 바이오(Materials Today Bio)' 6월호에 게재됐다.