나노기술 및 정책 정보

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중국 퉁지(同濟, 동제) 대학교 부속 ‘퉁지(同濟, 동제) 병원’ 청리밍(程黎明, 정려명) 교수팀은 최근 ‘층상(層狀) 이중 수산화물(LDH) 나노소재는 면역 마이크로 환경 재구축 신경 회로(neural circuits)를 개선할 수 있어 척수 손상(Spinal cord injury, SCI) 치료를 위해 새로운 희망을 주고 있다’는 연구 결론을 도출함.

척수 손상(SCI)은 중추 신경계에서 가장 흔히 볼 수 있는 중대한 손상 중의 하나로서 흔히 뉴런의 사망 및 축삭돌기(axon) 부러짐을 초래하고, 급련식(級聯式) 염증 반응 등 계발성(繼發性) 손상을 동반하여 억제성(抑制性) 병리(病理) 마이크로 환경을 형성하게 됨. 치료 난점은 ‘어떻게 하면 손상 구역의 면역 마이크로 환경을 개선하여 신경 재생과 기능 재구축을 실현할 것인가’에 있으며, 최근 기능성 바이오 소재를 이용하여 면역 마이크로 환경을 재구축하는 연구는 전망이 밝은 척수 손상(SCI) 방법 연구로 떠오름.

연구팀은 생물분해가 가능하고, 손상 구역 면역 세포 분형(分型)을 조절할 수 있고, 염증 반응을 억제할 수 있는 LDH 나노소재를 연구 개발함. 개발된 소재는 신경 줄기세포(NSCs) 이전, 신경 분화(分化), L-Ca2+ 루트 활성화를 뚜렷이 추진하는 동시에 활동 전위(action potential) 생성을 유도하는 것으로 나타났음.

연구팀은 LDH에 신경 영양 요소인 NT3을 로드한 후 나노 복합 시스템(LDH-NT3)을 형성시킨 동시에 척수 손상(SCI) 실험용 작은 마우스 손상 구역에 이식시킴. 관련 손상 구역에서 BrdU+ 내원성(内源性) NSCs와 기능 뉴런이 새롭게 생성되어 척수 손상(SCI) 실험용 작은 마우스 행위학과 전기 생리 평가 결과를 뚜렷이 향상시킨다는 점을 발견하였음.

이번 연구를 통해 LDH 소재 자체는 신경 재생 역할을 추진하며, LDH-NT3이 척수 손상(SCI) 실험용 작은 마우스의 척수 손상(SCI)에 대한 복원 효과는 LDH 그룹에 비해 높은 수준에 도달한다는 점을 입증함.

연구팀은 루트 분석(IPA)을 이용하여 선별한 57개 유전자 교차 형성 및 신경 전구체 세포 증식, 면역 기능 문란 등 기능 관련 단백질-단백질 상호 역할(PPI) 네트워크 맵을 작성하였으며, 그 중 전환 성장인자 수용체2(TGFBR2)는 신경 재생과 면역 조절 제어의 생물학 과정과 높은 상관관계를 보유하고 있으며, LDH가 척수 손상(SCI) 복구를 추진하는 관건 유전자가 된다는 점을 입증하였음.

또한, 질병 변화 부위에 대한 네스틴(Nestin)과 TGFBR2의 면역 형광 염색 실행을 통해 LDH 및 LDH-NT3 이식 그룹의 새롭게 생성된 신경 구역은 모두 공동 표현이 된다는 점을 발견하였으며, LDH는 TGFBR2에 대한 활성화를 통해 작은 교질(膠質) 세포와 대식세포의 M2 표형(表型) 극화(極化)를 유도하여 면역 마이크로 환경을 효과적으로 개선시킨다는 연구 결론을 도출하였음.

연구팀은 이번 연구를 통해 LDH는 척수 손상(SCI) 회복에 적합한 면역 마이크로 환경을 구축하는 동시에 각 종 유형의 신경 영양 인자를 로드할 수 있다는 연구 결론을 도출하였으며, 소재가 마이크로 환경의 막(膜) 수용 체 표적을 개선시키고 신경 재생의 관건 분자 메커니즘 구축을 추진한다는 점을 입증함으로써 척수 손상(SCI) 치료를 위해 바이오 소재 면역 조절 제어 신전략을 제공하였음.

본 연구 성과는 ‘ACS Nano’ ("Immunomodulatory Layered Double Hydroxide Nanoparticles Enable Neurogenesis by Targeting Transforming Growth Factor-β Receptor 2")에 게재됨.