퇴행성 관절염 치료제 후보물질, 히알루론산 나노입자

[아이뉴스24 최상국 기자] 약물을 담아 표적세포까지 전달하는 도구로 개발된 '히알루론산 나노입자'가 그 자체로 치료제 역할을 할 수 있다는 연구결과가 나왔다. 특히 기존에 히알루론산을 활용해 온 퇴행성 관절염 치료에 효과가 뛰어난 것으로 확인됐다.

아주대학교 김욱, 양시영 교수 연구팀은 '구(球)형 자가조립 히알루론산 나노입자'가 연골보호 및 염증완화에 효과가 있다는 것을 생쥐모델에서 확인, 퇴행성 관절염 치료를 위한 새로운 후보물질로 제안했다.

퇴행성 관절염은 연골에 생기는 염증성 질환이다. 수술적인 방법 이외에 별다른 치료법이 없다. 현재 선(線)형 히알루론산이 퇴행성 관절염 치료제 및 연골보호제로 사용되고 있으나 생체 내에서 불안정하고 효과가 미흡하다.

아주대 연구팀은 '자가조립 히알루론산 나노입자'를 당뇨 등 대사질환 치료에 활용하기 위한 연구를 진행해 왔다. 수용액에서 소수성 결합을 유도해 자가조립 방식으로 만들어지는 히알루론산 나노입자는 생체 친화성, 무독성 및 표적 특이적 결합력 등의 장점이 있어 약물전달체로 활발히 사용돼 왔다.

연구팀은 이를 기존에 히알루론산을 활용하던 퇴행성 관절염에 적용하면 나노입자의 구(球)형 특성으로 인해 선(線)형 히알루론산보다 안정성이 뛰어나 생체 내에서 오래 지속되며 염증완화 효과도 높일 수 있을 것으로 가정하고 실험을 진행했다. 약물을 담지하지 않은 약물전달체 자체를 퇴행성관절염 치료제로 활용할 수 있을지 검증하고자 한 것이다.

실험 결과 생쥐 무릎에 주입된 자가조립 히알루론산 나노입자는 연골을 투과해 연골세포 막에 존재하는 CD44 수용체에 결합, 연골파괴를 막는 것을 확인했다. CD44 수용체는 퇴행성 관절염 환자에서 높은 농도로 발현되는 세포막 수용체로, 연골파괴인자의 생성을 도와 연골파괴를 이끈다. 연구팀은 히알루론산 나노입자에는 다수의 CD44 결합부위가 있어서 동시에 여러 CD44와 결합하고, 세포막에 CD44 뭉침현상을 일으켜 CD44 활성을 효과적으로 억제한다고 설명했다.

연구팀은 실험을 통해 자가조립 히알루론산 나노입자를 4주에 한 번 주입해도 효과가 있다는 것을 확인했으며, 기존 고분자량 히알루론산에 비해 효능이 우수하다는 것을 규명했다.

연구팀은 또한 CD44 수용체가 퇴행성 관절염 치료제 개발의 표적이 될 수 있다는 사실도 재확인했다. CD44 수용체가 만들어지지 않는 생쥐모델은 무릎관절에 인위적으로 퇴행성 관절염을 유도해도 CD44 수용체가 생성되는 대조군에 비해 연골파괴가 현저히 낮게 나타난 것이다.

김욱 교수는 "기존 퇴행성관절염 치료제로 사용중인 고분자량 히알루론산의 단점을 극복할 수 있는 후보물질로서 자가조립 히알루론산 나노입자의 가능성을 확인했다"면서 "약물전달체로서의 기능을 갖고 있기 때문에 특정 약물을 탑재해 주입하면 약물의 종류에 따라 관절염 치료 효과를 극대화시킬 수 있으며 동시에 두 가지 이상의 표적도 제어할 수 있을 것"으로 기대했다.

이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업 및 바이오·의료기술개발사업 등의 지원으로 수행되었으며 국제학술지 바이오머티리얼스(Biomaterials)에 6월 19일 게재됐다.

◇논문명 : Self-Assembled Hyaluronic Acid Nanoparticles for Osteoarthritis Treatment

◇저 자 : 강이중 박사, 윤주환 박사과정(이상 제1저자/아주대학교), 양시영 교수, 김욱 교수(이상 교신저자/아주대학교)

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