나노기술 및 정책 정보

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약물입자를 신체의 올바른 위치(나노 의학이라고 알려진 분야)로 전달하기 위해서는 선택성이 중요한 역할을 함. 결국 약물은 필요한 세포에만 부착해야 함.

네덜란드 에인트호번 공과대학교(Eindhoven University of Technology) 연구팀이 이론으로만 제시되었던 ‘선택성은 수용체의 유형뿐만 아니라 세포에 있는 수용체의 수와 강도에 따라 결정된다’는 것을 실험적으로 증명함. 세포는 수용체와 리간드를 통해 서로 상호작용함. 그들은 자물쇠의 열쇠처럼 서로 맞으며, 한 세포의 리간드는 다른 세포의 적절한 표적 수용체에만 맞음. 나노의학 분야에서는 약물을 필요로 하는 질병세포의 수용체에 맞는 리간드를 모방하여 이를 활용함.

2011 년에 캠브리지에 있는 Daan Frenkel과 그의 그룹은 이론적 모델을 사용하여 리간드와 수용체의 유형뿐만 아니라 수와 강도도 중요한 역할을 한다고 예측했음. 이는 표적세포의 표면에 충분한 수용체가 존재하는 한 약한 리간드도 결합할 수 있음을 의미함. 즉, 벨크로와 비교해보면 하나의 후크만을 고정하면 스트립이 즉시 달라붙지 않지만, 여러 개의 후크를 고정하면 접착력이 충분히 강해짐. 이것이 인체에서도 작동하는 방식으로 수용체의 리간드는 많을수록 엄청나게 강해짐. 이것이 나노의학에 유용한 기능임. 병든 세포는 건강한 세포와 ​​항상 다른 수용체를 가지고 있는 것은 아니지만 종종 세포벽에 더 많은 수용체를 가지고 있음. 수용체가 많은 세포에만 달라붙는 방식으로 약물을 개발하면 병든 세포와 건강한 세포를 구별해낼 수 있음. 이것은 약물입자를 신체의 병든 세포에 더 정확하게 보낼 수 있게 함.

연구팀은 이제 많은 약한 리간드가 높은 선택성을 제공한다는 것을 입자를 통해 실험적으로 증명했음. 입자는 정확히 충분한 수용체가 존재하는 경우에만 결합하여 임계값을 생성함. 연구진은 이를 위해 표면에 수용체 DNA 또는 리간드 DNA가 있는 입자를 설계하여 결합 실험을 수행하였음. DNA 분자의 수와 리간드-수용체 결합의 강도를 다양화함으로써 연구원들은 입자가 결합을 유지하는 데 필요한 결합수를 확인할 수 있을 뿐만 아니라 임계값의 출현을 관찰할 수 있었음.

연구 성과는 ‘PNAS’ (“Multivalent weak interactions enhance selectivity of interparticle binding”) 지에 게재됨.