나노기술 및 정책 정보

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작은 간섭 RNAs(siRNAs) 유도의 유전자 치료는 약물 발견의 새로운 장을 열어놓은 상황이며, 효율적인 유전자 트랜스펙션(transfection)은 체 외에서 상대적으로 쉽지만 체 내에서의 치료 잠재력은 siRNA의 특정 표적 세포 전달 효율 저하로 인해 제한을 받고 있음. 비(非) 바이러스 유전자 전달 시스템은 낮은 생물 독성, 이상적인 생물 호환성, 쉬운 합성 및 기능화 등의 장점을 보유하고 있기 때문에 전망이 밝은 유전자 캐리어 중의 하나로 평가를 받고 있음.

캐리어 PEG화는 단백질 감소와 세포 흡착 감소를 통해 캐리어의 안정성을 향상시키는 동시에 혈청 내성을 향상시키며, 그 외 캐리어 PEG화는 면역 시스템의 식별을 피할 수 있고 순환과 활성 수명을 향상 시킬 수 있음. 하지만, PEG로 폴리머를 수식(修飾)하는 것은 폴리머의 유리(遊離) 아미노기를 소모하게 되어 이런 상황은 거꾸로 전하의 밀도를 낮추는 동시에 siRNA 트랜스펙션(transfection) 효율을 제한할 수 있는 것으로 나타남.

중국 상하이(上海, 상해) 자오퉁(交通, 교통) 대학교 류페이펑(劉培峰, 유배봉) 교수 연구팀은 새로운 PEG 수식(修飾) 방법을 개발한 동시에 PEG 특성 개선 전략을 제시함. 연구팀은 양이온 폴리머 유리(遊離) 아미노기를 소모시키지 않으면서 효율적인 양이온 폴리머의 siRNA 캐리어(PEGRGD/GAPBA/siRNA 나노 조립 체)를 개발하는데 성공함.

PEG/G5PBA/siRNA 나노 조립 체는 양전하를 보유하고 있으며, 무(無) 혈청 조건 하에서 양호한 유전자 침묵 효과를 나타냄. 더욱 중요한 점은 PEG/G5PBA/siRNA 나노 조립 체가 혈청을 함유한 육성 기(基) 속에서도 양호한 혈청 저항성을 보유하고 있는 동시에 유전자 침묵 효과를 나타낸다는 점임. 이런 나노 조립은 효과적인 혈청 저항과 유전자 침묵 기능효과를 나타내며 이런 효과는 체 내에서 우수한 항암 효과를 나타냄.

연구팀은 PEGRGD/G5PBA/siPLK1 나노 모듈이 체 내 유전자 침묵을 유도하는 기능과 효과에 대한 평가를 수행함. 실험용 누드마우스의 체 내 정맥에 PEGRGD/G5PBA/siPLK1-Cy5 나노 복합물을 주사한 후, 체 내 형광 이미징 시스템을 통해 Cy5 태그 siRNA가 나노 조립 체 상의 체 내 생물 분포에 대한 평가를 수행함.

연구팀은 누드 siRNA-Cy5, PEGRGD/G5PBA/siPLK1-Cy5, PEG/G5PBA/siPLK1-Cy5와 G5PBA/siPLK1-Cy5 4개 그룹으로 분류하여 관련 실험을 수행하고, G5PBA/siPLK1-Cy5와 siPLK1-Cy5의 형광은 신장과 간장에만 분포된다는 점을 발견하였음.

또한, PEGRGD/G5PBA/siPLK1 나노 복합물 유도의 MDA-MB-231 베어링 종양(bearing cancer) 작은 마우스 유전자 치료 효과에 대한 평가를 수행함.

연구팀은 이번 연구를 통해 효과적인 PEG 수식(修飾) 전략을 제시하고 양이온 폴리머 유리(游離) 아미노기를 소모하지 않으면서 양이온 폴리머에 기반한 효과적인 siRNA 캐리어(PEGRGD/GAPBA/siRNA 나노 조립 체)를 개발함으로써 혈청과 체 내에서 폴리머 유전자 캐리어가 유전자 침묵 효율을 향상시키는 통용(通用)되고 효과적인 방법을 제공하였음.

본 연구 성과는 Advanced Materials ("Nanoassemblies with Effective Serum Tolerance Capability Achieving Robust Gene Silencing Efficacy for Breast Cancer Gene Therapy")에 게재됨.