나노기술 및 정책 정보

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약물에는 종종 원치 않는 부작용이 있음. 한 가지 이유는 그들이 의도한 건강에 해로운 세포에 도달할 뿐만 아니라 건강한 세포에도 도달하여 영향을 미치기 때문임.

뮌헨 공과대학교(Technical University Munich) 연구팀은 약물이 병든 세포에서만 방출되도록 하는 특별한 메커니즘을 가진 안정적인 나노 캐리어를 개발하였음. 인체는 수십억 개의 세포로 구성되어 있음. 암의 경우, 이들 세포 중 몇몇 세포의 게놈이 병리학적으로 변경되어 세포가 통제되지 않는 방식으로 분열함. 바이러스 감염의 원인은 감염된 세포에서도 발견됨. 이를 치료하기 위한 화학 요법 동안 약물은 이러한 세포를 파괴하기 위해 사용되지만, 이 요법은 몸 전체에 영향을 미치고 건강한 세포도 손상시키고 때로는 매우 심각한 부작용을 초래함. 연구팀은 치료가 필요한 세포에서만 약물의 활성제를 방출하는 수송 시스템을 개발했음. 약물 운반자는 모든 세포에서 받아들여지지만 병든 세포만이 활성제의 방출을 촉발할 수 있도록 하는 것임. 과학자들은 이제 그 메커니즘이 세포 배양에 기반한 종양 모델 시스템에서 기능한다는 것을 보여주었음. 먼저 그들은 활성 성분을 포장하였음. 이를 위해 그들은 예를 들어 입, 위 및 내장의 점막에서 발견되는 점액의 주성분인 소위 점액을 사용했음. 점액은 체내에서 자연적으로 발생하기 때문에 노출된 점액 입자는 나중에 세포에 의해 분해 될 수 있음. 패키지의 또 다른 중요한 부분은 우리 몸에서 자연 발생적으로 유전정보를 전달하는 옥시리보핵산(DNA)임. 연구자들은 그들이 원하는 특성을 가진 DNA 구조를 합성하여 이 구조를 점액에 화학적으로 결합했음. 글리세롤을 점액 DNA 분자와 활성 성분을 포함하는 용액에 첨가하면 점액의 용해도가 감소하고 활성제가 접혀서 둘러싸임. DNA 가닥은 서로 결합하여 구조를 안정화하여 점액이 더 이상 스스로 펼쳐지지 않도록 함. DNA 안정화 입자는 캡슐화된 활성 물질 분자를 방출하기 위해 올바른 "키"로만 열 수 있음. 여기서 연구자들은 microRNA 분자를 사용함. RNA 또는 리보핵산은 DNA와 매우 유사한 구조를 가지고 있으며 신체의 단백질 합성에 중요한 역할을 함. 암 세포는 우리가 정확하게 알고 있는 구조를 가진 microRNA 가닥을 포함하고 있음. 키로 사용하기 위해 연구팀은 약물 운반체 입자를 안정화시키는 합성 DNA 가닥을 꼼꼼하게 설계하여 그에 따라 자물쇠를 만들었음. DNA 가닥은 microRNA가 그들에 결합할 수 있는 방식으로 구조화되어 있기 때문에 결과적으로 이들 microRNA에 의해 구조를 안정화시키기 위해 잠겨져 있는 기존 결합을 분해할 수 있게 됨. 입자의 합성 DNA 가닥은 당뇨병이나 간염과 같은 다른 질병에서 발생하는 microRNA 구조에도 적용 할 수 있음.

본 연구 성과는 ‘ACS Nano’ (“DNA Strands Trigger the Intracellular Release of Drugs from Mucin-Based Nanocarriers”) 지에 게재됨