호주·미국 공동 연구팀, 차세대 '스마트 나노입자' 기술 개발

암·치매 주범 '불량 단백질'만 포착해 분해

약물 침투 어려운 '뇌 속'까지 뚫고 들어갈 수 있어

영화 '아이언맨'의 나노 슈트가 무기 파츠를 교체해 다양한 적을 상대하듯, 질병의 종류에 맞춰 '표적 탐지 부품'만 갈아 끼우면 암이나 치매 유발 단백질을 정밀 타격해 제거하는 차세대 기술이 개발됐다｜출처: Gemini

영화 '아이언맨'의 나노 슈트처럼 정밀하게 질병의 원인을 찾아 파괴하는 스마트 나노입자 기술이 개발됐다. 호주 시드니공과대학교(UTS)와 미국 컬럼비아대 공동 연구팀은 질병을 유발하는 단백질만 골라 제거하는 '나노입자 매개 표적 키메라(NPTACs)' 기술을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구는 기존 약물로 치료가 어려웠던 암이나 치매 유발 단백질을 정밀 타격하여 제거할 수 있다는 점에서 '스마트 미사일'과 같은 혁신적인 기술로 주목받고 있다.

연구팀은 질병을 유발하는 단백질에만 선택적으로 결합하도록 설계된 특수 나노입자를 고안했다. 이 나노입자는 문제가 되는 단백질에 달라붙은 뒤, 이를 세포 내 '오토라이소좀(자가포식소체, 세포 내 재활용 시스템)'으로 끌고 가 분해해 버리는 원리로 작동한다. 연구팀은 이 기술을 '플러그 앤 플레이(Plug-and-play)' 방식이라고 설명했는데, 이는 마치 부품을 갈아 끼우듯 나노입자에 부착하는 연결 물질만 바꾸면 다양한 종류의 질병 단백질을 타깃으로 삼을 수 있다는 의미다.

연구 결과, 이 나노입자는 종양 성장을 촉진하는 단백질인 'EGFR'과 암세포가 면역 시스템을 피하게 돕는 단백질인 'PD-L1'을 효과적으로 표적 하여 분해하는 것으로 나타났다. 특히 기존의 표적 단백질 분해(TPD) 기술들이 조직 침투에 한계를 보였던 것과 달리, 이번에 개발된 나노입자는 치료가 까다로운 뇌혈관장벽(Blood-Brain Barrier)까지 통과할 수 있음이 확인됐다.

이번 연구는 나노입자를 단순한 약물 전달 운송 수단이 아닌, 질병 단백질을 직접 제거하는 능동적인 치료제로 변모시켰다는 데 큰 의의가 있다. 기존 치료제는 단백질의 기능을 일시적으로 억제하는 데 그치거나, 돌연변이가 발생하면 효과가 떨어지는 한계가 있었다. 그러나 이 기술은 세포 내부뿐만 아니라 외부의 유해 단백질까지 모두 제거할 수 있으며, 정상 세포에는 영향을 주지 않고 질병의 원인 물질만 정밀하게 타격해 부작용을 최소화할 수 있다.

교신 저자인 시드니공과대 나노의학 석좌교수 빙양 시(Bingyang Shi) 박사는 "우리는 질병을 유발하는 단백질을 세포 안팎 어디서든 신체의 자연적인 재활용 시스템으로 유도해 분해하는 효율적이고 유연한 방법을 개발했다"고 설명했다. 이어 그는 "이 진보는 종양학, 신경학, 면역학 분야의 응용 가능성을 열어주며, 나노입자를 전달 도구 이상의 치료제로 인식하게 만드는 계기가 될 것"이라고 강조했다.

이번 연구 결과(Nanoparticle-mediated targeting chimeras transform targeted protein degradation, 나노입자 매개 표적 키메라가 표적 단백질 분해를 변화시킨다)는 2026년 1월 국제학술지 '네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)'에 게재됐다.

출처: 건강이 궁금할 땐, 하이닥 (www.hidoc.co.kr)