[미리보는 '금요일에 과학터치'] '나노공학'으로 난치병 치료한다

하나의 약이 만들어져 제품화되기까지의 과정.

과학이 발전함에 따라 우리 신체의 건강 상태를 보다 자세히 확인하고 병이 들었을 때는 아픈 곳에 약물을 효과적으로 전달하는 약물 전달체의 연구 필요성도 커지고 있다. 지구와 비교해 100원짜리 동전 크기의 수송체에 여러 가지 약물이나 진단 시약을 탑재하는 방법이 그것이다. 이를 통해 인류를 질병의 고통으로부터 자유로워질 수 있도록 세계 각국의 첨단 바이오 의약 전문가들이 연구에 매진하고 있다.

약물 전달 시스템은 약물 방출 속도를 조절하거나 약물을 목표 부위에 효율적으로 전달하는 방법. 이 시스템을 연구하는 것은 의약품의 부작용을 최소화하고 효능을 극대화하기 위해서다. 연구 개발 초기인 30여 년 전에는 지속적으로 약물을 방출하는 기능성을 구현하기 위해 하루에 3회씩 복용하거나 투여하는 약물을 하루에 한 번 또는 1주일에 한 번 복용'투여 가능한 약물로 증진시키는 연구가 주를 이뤘다.

이 때문에 물질 특허가 만료된 약물의 투여 방법을 개선해 신약 개발에 버금가는 성과를 얻을 수 있었고, 국내 제약업계에서도 이 같은 연구에 관심을 쏟아왔다. 관련 연구가 30여 년 동안 다양하게 진행됐고 국내 약학계를 중심으로 상당한 기술력이 축적됐다.

나노공학과 생명공학이 발전하면서 이 같은 연구는 한 단계 더 진척되고 있다. 난치병과 불치병 질환을 효과적으로 치료하려는 시도가 이어지고 있는 것. 새로운 형태의 연구는 신체의 여러 가지 병리 현상을 깊이 이해하고, 이를 근거로 나노공학의 지식을 접목하는 방식이다. 나노입자를 이용해 부작용을 줄이고 치료 효과가 뛰어난 항암제 전달체 개발 연구가 좋은 예다.

고려대 육순홍 교수 연구팀은 상전이 고분자를 이용, 새로운 형태의 나노입자의 형성과 이를 이용한 지능형 약물 치료제 개발 관련 연구를 수행하고 있다. 기초과학에서 오랫동안 연구됐던 고분자 용융 상태에서의 상전이 현상을 바탕으로 새로운 형태의 나노입자 형성 원리를 규명하고, 이를 근거로 효과적인 항암제 전달체를 만드는 시도를 하고 있다. 또 차세대 약물인 단백성 약물의 효과적 전달체 연구도 함께 진행 중이다.

인슐린, 정상 호르몬, 항체 등 단백성 약물 경우 수용액에서만 안정성이 유지되기 때문에 특수한 조건을 만족하는 전달체를 고안하는 것이 필수다. 이는 약학계의 중대한 연구 테마로 급부상 중인 문제이기도 하다. 약학, 나노공학, 생명공학의 다학제 간 연구를 통해 새로운 개념의 나노형 단백성 약물 전달체 연구를 활발히 진행하고 있다.

난치병과 불치병을 치료할 경우 조기 진단이 질병 치료의 관건. 치료 약물과 함께 진단 기능이 있는 기능성 물질을 함께 전달할 수 있는 다기능 나노입자(Multifunctional nanoparticles)를 고안하고 기능성을 확보, 새로운 치료법을 확립하는 연구도 병행 중이다.

이번 강연에서는 우리 주위의 나노 세계를 소개하고, 이를 바탕으로 나노입자를 이용해 항암제를 암세포에만 효과적으로 전달하는 나노입자형 약물 전달 연구에 대해 설명한다. 분자 수준인 일반 항암제는 정상세포와 암세포 구분없이 체내에 축적되고 정상세포에 쌓이는 항암제는 심각한 부작용을 유발한다. 하지만 나노입자에 실려 체내에 전달되는 항암제는 나노입자의 크기(100~200㎚) 때문에 정상세포에는 축적되지 않고 표면이 다공성인 암세포에만 남아 부작용이 적고 치료 효과도 극대화할 수 있다.