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펩트론이 개발한 약효 지속성 당뇨병 치료제 관련 조성물과 제조 기술이 러시아에서 특허를 받았습니다.

러시아를 포함한 BRICs(Brazil, Russia, India, China) 국가들의 당뇨의약품 시장은 2009년 약 39억 달러 규모를 형성한바 있고, 2014년에는 연평균성장률 약 17%, 87억 달러 규모까지 성장할 것으로 예상되고 있습니다.


특히 러시아는 2025년까지 당뇨환자가 약 2000만 명에 이를 것으로 예상되고 있어 시장 확대가 예상되고 있습니다.
 
펩트론의 당뇨병 치료제는 미국 Amylin 사가 올해 1월 미국식품의약국(FDA)에서 승인받은 '바이듀리온'(Bydureon)과 동일한 약물을 사용합니다.


그런데 바이듀리온이 제2형 당뇨병 환자에 1주 1회 투여하는 것에 반해 펩트론의 치료제는 2주 1회 투여로 더욱 우수한 약효 지속성이 있기 때문에 향후 시장 진입에서 경쟁력이 있을 것으로 예상되고 있습니다.


또한 이 약물은 최근 인슐린과의 병용 요법이 미국과 유럽에서 승인되어, 새로운 보완 요법으로 각광받을 것으로 기대되고 있습니다.


펩트론은 이번 기술을 바탕으로 지난해 임상 1상 시험을 완료하고 유한양행과 공동개발 계약을 체결하였으며, 현재 식약청의 IND 승인을 획득하여 임상 2상 시험을 진행하고 있습니다.


펩트론 측은 현재 임상 시험중인 당뇨치료제의 2016년 상용화를 계획하고 있으며 유럽을 포함한 해외에서도 임상시험을 진행하여 세계시장에 진입할 계획입니다.


<관련글 : 한 번 투약으로 2주간 효과있는 당뇨치료제 http://daedeokvalley.tistory.com/202>

 

<㈜펩트론>

국내 최초의 펩타이드 전문회사로 출발한 ㈜펩트론(대표이사 최호일)은 생명공학 핵심 바이오 소재인 펩타이드 합성 기술과 고분자를 이용한 약물전달기술 (Drug Delivery System)을 바탕으로 하여 생명공학 분야의 각종 신소재 개발과 의약품 개발에 주력하고 있는 회사로, 의약품 및 소재 개발에 대한 원천기술을 확보하고 약효지속성 의약품과 기능성 펩타이드 및 신약 개발에 주력하고 있다.
펩트론의 보유 기술은, 현재 개발 중인 당뇨병, 말단비대증, 전립선암뿐만 아니라 정신분열증, 치매, 알코올 중독증, 면역억제제 등 다양한 질환의 서방출성 치료제 개발에 적용이 가능하기 때문에, 향후 세계 의약품 시장 중 점유율이 증가되는 약물전달시스템(DDS) 분야에서 세계 제약사들과 경쟁해 우위를 점할 수 있을 것으로 전망하고 있다.

펩타이드약물전달기술(Drug Delivery System) : 
펩트론이 자체 개발한 서방출성 약물전달기술(약효지속성 개량신약기술)을 이용하여 전립선암 치료제를 개발, 국내 제약회사 대웅제약에 성공적으로 기술 이전 및 제품화(루피어데포) 하였다.
또한 말단비대증 치료제, 당뇨 치료제 등 다양한 약효지속성 펩타이드 의약품을 개발하여 임상시험을 진행하고 있다.

펩타이드 :
단백질을 이루는 기초 단위인 아미노산(amino acid)이 수개~수십 개가 연결되어 있는 화합물로, 짧은 단백질이라 할 수 있다. 체내에서 활성을 띄는 펩타이드가 많아 생물학, 약학, 의학 분야에서 널리 사용된다.


posted by 글쓴이 과학이야기

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진단과 치료용 약으로서 펩타이드의 장점은 생산 단가가 낮고, 안전성과 반응성이 높으며, 특허 사용료가 상대적으로 저렴하고, 원하지 않는 면역시스템에 덜 노출되어 펩타이드 자체에 대한 부작용이 적고, 합성하여 쉽게 변형할 수 있는 것 등이 있습니다.

그럼에도 대부분의 펩타이드는 항체에 비해 특정 단백질 타깃에 대해 친화력과 특이성이 낮기 때문에 다른 분야에 활발히 응용되지 못하고 있는 실정입니다.

□ 항체처럼 질병 타깃과 잘 결합하면서 생산성과 안정성도 갖춘 새로운 펩타이드 플랫폼이 개발됨에 따라 차세대 진단 치료제 개발에 새 가능성을 열었습니다.


광주과기원 전상용 교수팀은 기존 펩타이드의 단점인 낮은 친화력과 특이성을 해결한 '앱타이드(Aptide)'라는 새로운 펩타이드 플랫폼 개발에 성공했습니다.

이 플랫폼은 펩타이드의 장점인 생산성 안전성과, 항체의 장점인 고친화력과 고특이성의 장점을 모두 갖췄습니다.

연구팀은 기존 펩타이드의 단점을 극복할 수 있는 새로운 개념의 펩타이드인 앱타이드를 개발해 다양한 단백질 타깃에 항체처럼 매우 잘 결합하는 고친화도, 고선택성 등을 동물실험을 통해 밝혀냈습니다.

또한 암 바이오마커에 특이적인 앱타이드를 이용해 생체 내에서 암만을 선택적으로 진단할 수 있다는 사실도 확인했습니다.

이번에 개발된 앱타이드는 항체처럼 결합력이 강해 다양한 바이오의약품으로 응용될 수 있어, 항암 표적치료제뿐만 아니라 다양한 질병에 대한 의약품으로 활용될 수 있을 것으로 기대받고 있습니다.

연구결과는 화학분야의 최고 권위의 학술지인 '앙게반테 케미(Angewandte Chemie)'지 1월호(1월 24일)에 게재되었습니다.
(논문명 : Bio-Inspired Design and Potential Biomedical Applications of a Novel Class of High-Affinity Peptides)


 용  어  설  명

앱타이드 (Aptide) :
항체나 압타머와 같이 타켓물질에 고친화도와 선택성을 가지고 결합할 수 있는 펩타이드로서 Aptamer-like Peptide 의미

펩타이드 (Peptide) :
단백질과 구성 성분은 같으나 크기가 훨씬 작은 일종의 단백질의 조각에 해당하는 것으로 2개 이상에서 대략 50개 이내의 아미노산이 연결되어 구성되어 있는 물질

항체 :
타겟물질에 고친화도 및 선택성으로 결합할 수 있는 면역글로부린 구조를 가지고 있는 단백질로서 다양한 질병에 대한 획기적인 치료제로서 각광을 받고 있음

<연 구 개 요>

현재 질병 타겟에 높은 친화력을 가지며 특이적으로 붙는 펩타이드는 진단과 치료 분야에서 많은 이용 가치를 가지고 있다.
일반적으로 펩타이드는 생산 단가가 낮고 반응성이 높으며 면역반응을 잘 일으키지 않으며 합성을 통해서 생산되기 때문에 변형이 쉽고 순도가 높은 제품을 만들 수 있는 장점을 가지고 있다.
하지만 기존의 펩타이드가 후보약물이 되기 위해서는 낮은 타겟 친화력과 특이성, 단백질 가수분해 효소에 의한 생체 내 불안정성과 같은 한계점을 극복해야 한다.
이런 문제점을 해결하기 위해서 새로운 높은 친화력과 특이성을 가지는 "펩타이드 압타머 (앱타이드, Aptide)"라는 새로운 펩타이드 스캐폴드를 디자인하고 그것의 성질을 규명하였다.

그림 1.  앱타이드는 루이신 지퍼 단백질과 비슷한 모양을 가지도록 디자인을 함. 펩타이드 골격(scaffold)의 양 말단의 결합된 두 개의 펩타이드(오렌지색, 파랑색)가 공동으로 타겟분자에 결합하는 형태로 높은 친화성으로 특이적 결합력을 가지도록 함.

앱타이드는 루이신 지퍼 단백질의 구조에서 영감을 얻어 디자인을 한 총 26개의 아미노산으로 이루어진 펩타이드이다.
이는 trpzip 이라는 beta-hairpin motif scaffold를 골격으로 이용하여 trpzip 의 N- 과 C- 말단 부분에 각각 6개의 아미노산을 무작위로 배열함으로써 타겟 바인딩 부분을 만들었고 이를 통해 항체와 대등한 수준의 높은 친화력과 특이성을 가진 펩타이드를 개발하였다.
이는 기존의 펩타이드의 단점인 안정성을 극복함과 동시에 표적결합부위의 두 개의 구조로 이루어진 가변적 펩타이드를 이용하여 시너지 효과를 일으켜 타겟에 대해 매우 높은 친화력과 특이성을 확보할 수 있었다.


그림 2.  암 바이오마커인 EDB에 특이적 앱타이드의 암 표적화.
(a) 쥐의 인간 뇌종양 세포를 이식하여 암을 만든 다음에 형광이 표식된 EDB 특이적인 앱타이드(APTEDB1st)와 대조군인 scramble 앱타이드 (scr-APT)를 정맥주사 한 후 시간마다 형광이미지를 얻음. 붉은 화살표는 암을 나타냄. 시간이 지나감에 따라 EDB 특이적 앱타이드는 암에 선택적으로 축적되나 scramble 앱타이드는 암에 전혀 축적되지 않음.
(b) 정맥 주사 후 6시간 후에 쥐에서 암, 간, 심장, 폐, 신장, 이자를 절제하여 형광이미지를 얻음. EDB 특이적 앱타이드는 암에 많은 양이 선택적으로 표적화되었으나 scramble 앱타이드는 전혀 암에 축적되지 않았음.

예를 들어 fibronectin extra-domain B (EDB), VEGF, HSA 와 hexa-histidine tag 과 같은 여러 다른 타겟에 대해서 모두 nanomolar 범위의 친화력을 갖는 앱타이드를 발굴할 수 있었고 친화력 향상 과정을 통해 65 nM 인 EDB 특이적 앱타이드를 최대 3 nM 까지 친화력을 향상시킬 수 있었다.
중요하게, 암 바이오마커인 EDB에 특이적인 앱타이드를 이용하여 생체 내에서 암만을 선택적으로 진단할 수 있었다.
결론적으로, 이러한 앱타이드는 어떤 타겟이든 높은 친화력과 특이성을 가지는 펩타이드를 발굴할 수 있기 때문에 항암제 등의 의약품으로서의 용도뿐만 아니라 생체 내 물질의 검출, in vivo 분자 이미징, in vitro 세포 이미징, 약물전달시스템, 에스코트 분자 등에 광범위하게 응용할 수 있다.

<전상용 교수>

1. 인적사항 
 ○ 소 속 : 광주과학기술원 생명과학부 정교수
 
2. 학력
  ○ 1993 : 한국과학기술원 학사  (화학과)
  ○ 1995 : 한국과학기술원 석사  (화학과)
  ○ 1999 : 한국과학기술원 박사  (화학과)
 
3. 경력사항
○ 1999 ~ 2002 : POSTECH, Postdoctoral Research Scientist
○ 2002 ~ 2004 : MIT, Postdoctoral Associate
○ 2004 ~ 2007 : 광주과학기술원 생명과학부, 조교수
○ 2007 ~ 2010 : 광주과학기술원 생명과학부, 부교수
○ 2010 ~ 현재 : 광주과학기술원 생명과학부, 정교수

4. 주요연구업적
1. Park S, Kim YS, Kim WB* and Jon S*. "Carbon Nanosyringe Array as a Platform for Intracellular Delivery", Nano Lett., 2009; 9(4), 1325-1329.

2. Yu MK, Jeong YY, Park JH, Park SJ, Kim JW, Min JJ, Kim KW and Jon S*. "Drug-loaded superparamagnetic iron oxide nanoparticles for combined cancer imaging and therapy in vivo", Angew. Chem. Int. Ed., 2008; 47, 5362-5365.

3. Bagalkot V, Zhang L, Levy-Nissenbaum E, Jon S*, Kantoff PW,    Langer R and Farokhzad OC*. "Quantum Dot-Aptamer Conjugates for Synchronous Cancer Imaging, Therapy and Sensing   of Drug Delivery Based on Bi-Fluorescence Resonance Energy Transfer", Nano Lett. 2007; 7, 3065-3070.

4. Kim D, Park S, Lee JH, Jeong YY* and Jon S*. "Antibiofouling Polymer-Coated Gold Nanoparticles as a Contrast Agent for in Vivo X-ray Computed Tomography Imaging", J. Am. Chem. Soc., 2007; 129, 7661-7665.

5. Lee H, Lee E, Kim DK, Jang NK, Jeong YY* and Jon S*. "Antibiofouling Polymer-Coated Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles as Potential Magnetic Resonance Contrast Agents     for In Vivo Cancer Imaging", J. Am. Chem. Soc, 2006; 128, 7383-7389.

posted by 글쓴이 과학이야기

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HAUSP 효소와 펩타이드 vif1과 vif2의 복합체 입체구조

일반적으로 항암치료는 p53이라는 암발생 억제 단백질의 발현을 통해 진행됩니다.


이 단백질이 분해되지 않고 오랫동안 기능을 유지해야 항암효과를 극대화 할 수 있습니다.

p53은 단백질 분해억제 효소(HAUSP)와 단백질 분해 유도 효소(MDM2)에 의해 조절되는데, 두 효소를 적절히 조절할 수 있는 물질을 개발하는 것이 이 분야 연구의 핵심과제입니다.

한국생명공학연구원 김명희 박사팀이 암발생 억제기능을 수행하는 단백질 p53을 안정화 시키는 물질을 발견해 신규 항암치료제 개발의 발판을 마련했습니다.


연구팀은 포항방사광가속기의 빔라인을 이용하여 HAUSP 효소와 바이러스 단백질의 복합체 입체구조를 규명함으써 바이러스에서 유래한 펩타이드 vif1과 vif2가 HAUSP 효소의 기능을 억제, 결과적으로 p53 암억제 단백질을 안정화시킨 다는 것을 확인했습니다.

펩타이드는 아미노산의 중합체로, 일반적으로 소수의 아미노산이 연결된 형태를 펩타이드라 부르고, 많은 아미노산이 연결되면 단백질이라고 합니다.

연구진은 각각의 vif1, vif2 펩타이드를 낮은 농도로 암을 유발시킨 쥐에 처리했을 때 암세포의 사멸을 유도함을 확인했습니다.

암을 유도한 쥐에 대한 vif1, vif2 펩타이드의 암억제 효과

특히 기존 MDM2의 기능을 억제하여 p53을 안정화 시키는 기작의 항암치료제인 Nutlin-3a 보다 더 강한 잠재성을 지니고 있음을 증명했습니다.

HAUSP는 중요 항암치료제의 표적단백질로서, HAUSP와 이의 기능을 제어할 수 있는 펩타이드의 발견은 매우 의미 있는 결과입니다.

특히, 현재 미국에서 임상 개발중인 p53의 안정화 항암치료제인 Nutlin-3a 보다 더 강력한 잠재성을 지니고 있어 새로운 항암치료제를 제시했습니다.

MDM2에 의한 p53의 분해 (왼쪽)와 vif1, vif2 펩타이드에 의한 p53의 안정화 (오른쪽)

이번 연구는 한국생명공학연구원 김명희 박사팀과 미국 서던 캘리포니아 대학교(University of Southern California)의 정재웅 교수팀과의 국제 공동연구를 통해 수행되었습니다.

이번 연구결과는 구조생물학 연구 분야의 세계 최고 권위의 학술저널인 'Nature Structural and Molecular Biology(IF=13.7)'지 11월 온라인판에 발표되었고, 미국 특허 가출원도 완료했습니다.

 용  어  설  명

HAUSP :
Herpesvirus-associated ubiquitin-specific protease (HAUSP) 또는 Ubiquitin-specific-processing protease 7 (USP7)로 알려져 있는 효소.
 이 효소의 탈유비퀴틴화 활성은 유비퀴틴 결합과정 (유비퀴틴화)의 반대로 작용하여 유비퀴틴화된 기질단백질을 안정화시킨다.
p53 단백질은 DNA 손상과 같은 스트레스에 대해 세포성장 억제와 세포사를 유도하는 발암 억제단백질로 세포내 p53 수준은 p53으로부터 유비퀴틴을 제거하는 HAUSP와 p53에 유비퀴틴을 결합시키는 MDM2 유비퀴틴 접합효소에 의해 조절된다.
즉, HAUSP는 p53의 유비퀴틴을 제거하고 안정화 시키는 효소이다. 장상적인 상태에서 HAUSP는 p53보다 MDM2와 강하게 결합하여 MDM2를 안정화시킴으로써 p53의 수준을 낮게 유지한다. 
  
유비퀴틴(Ubiquitin) : 
76개의 아미노산으로 구성되어 있는 단백질이다.
알려진 주요 기능은, 유비퀴틴이 다른 단백질에 결합함으로써 단백질의 분해를 촉진하는 것이었다.
그러나 최근 들어 유비퀴틴의 다른 기능들이 밝혀지고 있다.

KSHV :
Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus (KSHV)는 암발생 바이러스로 기회감염 병원체(opportunistic pathogen)로 분류된다.
그 이유는 정상적인 면역 기능을 갖고 있는 사람에게는 질병을 야기하지 않지만 HIV(human immunodeficience virus)에 감염되어 면역계 기능이 약화되거나 장기 이식 수술 후 면역억제제 복용으로 면역계 기능이 취약한 사람들에게 질병을 야기할 수 있기 때문이다.
KSHV에 의해 발병하는 대표적인 암으로는 에이즈 환자에게서 가장 흔하게 발병되는 카포시육종과 같은 악성 피부암이 등이 알려져 있다.

vIRF4 :
KSHV의 바이러스 인터페론 조절인자 (viral interferon regulatory factor) 중 하나로 주로 숙주의 인터페론-매개 선천성 면역을 저해하는 것으로 알려졌다.

p53 :
p53 단백질은 전사인자 (transcription factor)로서 세포의 사멸에 관여하는 유전자의 발현을 조절하여 암 세포와 같은 비정상적인 세포의 발생을 효과적으로 차단함으로써 암 발생 억제 기능을 수행한다.
정상세포에서 p53의 세포사멸조절 활성은 엄격하게 통제되고 있다.
p53 기능의 소실은 종양발생의 중요한 단계로 50% 이상의 암환자가 p53의 기능 이상이 있는 것으로 알려져 있다.

MDM2 :
p53의 세포내 주준을 조절하는 단백질로 p53을 유비퀴틴화 할뿐만 아니라, 스스로를 유비퀴틴화(self-ubiquitination) 하기도 한다.
세포내에 p53이 많을 경우 MDM2의 발현이 증가되고 증가된 MDM2는 p53의 유비키틴화를 촉진하여 분해시키므로 p53과 MDM2는 자동조절경로 (MDM2-p53 autoregulatory loop)를 통하여 세포내에서 서로의 농도를 조절한다. MDM2-p53의 세포내 밸런스의 파괴는 세포의 비정상화 또는 암을 유발하는 것으로 알려져 있다. 실제로 암세포에서 MDM2의 발현이 높다고 보고되었다.

Nutlin-3a :
Nutlin-3는 MDM2에 결합해 MDM2와 p53 단백질 간 결합을 저해하는 소형분자 화합물로서 고형암 등의 치료를 위해 현재 임상에서 개발 중인 항암 약물이다.

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㈜펩트론이 유한양행과 공동개발하고 있는 지속형 당뇨치료제 'YH14617 (PT302)'에 대해 식품의약품안전청이 임상 2상 시험 승인 결정을 내렸습니다.

'YH14617 (PT302)'는 제2형 당뇨 치료제로 주목 받고 있는 GLP-1 유사체인 엑세나타이드(exenatide)를 생분해성 고분자로 코팅한 개량 신약입니다.

㈜펩트론은 현재 하루 2회 투여하는 당뇨 치료제와 달리 'YH14617 (PT302)'는 1회 투여로 1~2주 동안 지속적인 혈당 개선 효과와 체중감소 효과를 나타낸다고 밝혔습니다.

YH14617 (PT302)는 펩트론에서 보유하고 있는 초음파 분무건조 기술을 사용해 생분해성 고분자로 코팅한 1~2주 지속형 제형으로 개발되었으며, 동일한 엑세나타이드 성분으로 기존에 판매되고 있는 1일 2회 주사하는 제품에 비해 약물과 같은 안정성과 효능을 은 유지하며 투여의 편리성을 제공하는 것이 장점입니다.

이번 임상 2상 시험은 고려대 안암병원을 비롯한 10개 기관에서 2012년 말까지 완료할 예정입니다.

펩트론과 유한양행은 임상3상 시험을 거쳐 2015년경 상용화 할 계획이며, 유럽 등 해외에서도 임상을 진행하고 기술이전을 통해 제품화할 계획입니다.

<㈜펩트론 소개>

 

국내 최초의 펩타이드 전문회사로 출발한 ㈜펩트론은 생명공학 핵심 바이오 소재인 펩타이드 합성 기술과 고분자를 이용한 약물전달기술(Drug Delivery System)을 바탕으로 하여 생명공학 분야의 각종 신소재 개발과 의약품 개발에 주력하고 있는 회사로, 의약품 및 소재 개발에 대한 원천기술을 확보하고 약효지속성 의약품과 기능성 펩타이드 및 신약 개발에 주력하고 있다.
펩트론의 보유 기술은, 현재 개발 중인 당뇨병, 말단비대증, 전립선암뿐만 아니라 정신분열증, 치매, 알코올 중독증, 면역억제제 등 다양한 질환의 서방출성 치료제 개발에 적용이 가능하기 때문에, 향후 세계 의약품 시장 중 점유율이 증가되는 약물전달시스템(DDS) 분야에서 세계 제약사들과 경쟁해 우위를 점할 수 있을 것으로 전망하고 있다.

펩타이드약물전달기술(Drug Delivery System)
자체 개발한 서방출성 약물전달기술(약효지속성 개량신약기술)을 이용하여 전립선암 치료제를 개발, 국내 제약회사 대웅제약에 성공적으로 기술 이전 및 제품화(루피어데포) 하였다. 또한 말단비대증 치료제, 당뇨 치료제 등 다양한 약효지속성 펩타이드 의약품을 개발하여 임상시험을 진행하고 있다.
 
펩타이드
단백질을 이루는 기초 단위인 아미노산(amino acid)이 수개~수십 개가 연결되어 있는 화합물로, 짧은 단백질이라 할 수 있다. 체내에서 활성을 띄는 펩타이드가 많아 생물학, 약학, 의학 분야에서 널리 사용된다.

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암은 현대 인간에게  가장 높은 사망 원인을 제공하는 질병입니다.

인체 내에 존재하는 면역세포를 이용한 암 치료 기술은 2010년 4월 최초로 미국 덴드리온사가 FDA의 승인을 받은 바 있습니다.

그러나 이 치료법은 환자에서 약 40일정도의 생존 연장을 주는 것에 만족해야 합니다.

이런 가운데 나노융합기술 기반의 신개념 항암 면역세포 치료기술로 항암 치료 능력을 획기적으로 높일 수 있는 기술이 고려대 김영근 교수팀과 서울대병원 박영배 교수팀으로 구성된 공동 연구팀에 의해 개발됐습니다.

복합기능 산화철-산화아연 나노입자 모식도, 투과전자현미경 사진 및 자기적, 광학적 특성


공동 연구팀은 융합연구를 통해 내부는 산화철, 껍질은 산화아연으로 구성된 코어-쉘 구조의 나노입자를 제조한 후 수지상세포에 탑재하고, 이에 대한 동물실험을 통해 종래의 수지상세포 치료기술보다 항암 치료 능력이 뛰어난 결과를 얻었습니다.

환자에 수지상세포를 주사하면 림프절로 이동하여 암세포를 죽일 수 있는 T-세포를 교육시키고, 수지상세포로부터 교육 받은 T-세포는 암 조직으로 이동해 암세포의 증식을 억제합니다.

즉, T-세포는 암에 맞서 최일선에 싸우는 병정 세포라 볼 수 있고, 수지상세포는 T-세포가 암과 잘 싸울 수 있게 T-세포를 자극시키는 훈련관이라 할 수 있는 것입니다.

개발된 산화아연 결합 펩타이드와 나노입자의 친화도 분석 결과.


따라서 T-세포가 암의 특징(항원)을 잘 인식할 수 있도록 충분한 양의 항원을 수지상세포에 탑재하는 것과, 환자의 림프절에 많은 수지상세포가 이동하도록 하는 것이 수지상세포를 이용한 면역세포치료의 핵심사항입니다.

기존의 방식들은 이러한 종양특이항원의 탑재효율이 낮거나 이를 객관적으로 모니터링하는 것이 어려워 항암치료에 어려움을 겪어왔습니다. 

이러한 문제를 해결하기 위해 연구진은 직경 10nm의 나노입자에 초정밀 기술을 활용해 항암 면역 세포치료에 필요한 3가지 기능을 동시에 갖도록 했습니다.

암 항원과 나노입자의 수지상세포 내 도입 효율을 분석 결과.


이번에 개발한 나노입자는 마치 호두처럼 내부는 산화철(Fe3O4), 껍질은 산화아연(ZnO)으로 이뤄진 구조로입니다.
 
산화철은 자성을 띄므로 자기 MRI 영상, 산화아연은 반도체로서 발광현상에 의한 형광영상을 각각 제공합니다.

나노입자의 체내 독성 또한 향후 임상에 영향을 미칠 수 있으므로 연구진은 재료선택 시 이러한 점을 고려했다고 합니다.

산화철 나노입자는 이미 MRI 영상조영제로서 널리 쓰이고 있고, 산화아연 나노입자는 자외선차단제인 선블럭 크림에 쓰이고 있어 다른 반도체 재료보다 독성이 없음이 이미 알려져 있는 소재입니다.

또한 산화아연 표면에 스카치테이프 역할을 하는 생체분자인 펩타이드 서열을 고안하여 대장암, 위암 같은 암세포에만 있는 분자항원을 나노입자에 부착할 수 있도록 설계했습니다.

MRI를 이용한 세포 및 생체내 나노입자 영상 분석 결과.


이러한 복합구조의 나노입자를 수지상세포에 넣고, 암에 걸린 쥐에 주사하였을 때, 다른 대조군에 비해 현저히 향상된 항암효과를 관찰할 수 있습니다.

또한 개발된 나노입자 구조체는 기존의 MRI 조영제와 달리 약 1시간 내에 수지상세포 탑재가 가능하고, 종양특이항원의 수지상세포 내 전달, 수지상세포의 인체 내 전달을 동시에 확인할 수 있는 다기능성을 보유하고 있습니다.

이번 연구결과는  '나노기술 분야의 최고 권위의 학술지인 영국의 '네이쳐 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)' 9월 11일자 온라인 판에 "A multifunctional core-shell nanoparticle for dendritic cell-based cancer immunotherapy"란 제목으로 게재됐습니다.

이번 연구에는 국립암센터 이상진 박사 , 김대홍 박사, 포항공대 생명과학부 양재성, 김상욱 교수가 참여하였고, 서울대 박사과정 정택진 학생, 고려대 박사과정 민지현 학생, 고려대 우준화 연구교수가 실험을 진행했습니다.

현재 본 연구와 관련한 나노입자 제조기술은 이미 우리나라, 일본, 미국 특허가 등록된 상태이며, 펩타이드를 포함하는 산화아연 복합체 기술은 PCT 특허를 출원한 상태입니다.


 용  어  설  명
 
복합기능 나노입자 :
MRI촬영에 활용 가능한 자기적 특성, 형광영상 촬영에 가능한 광학적 특성, 암항원의 수지상세포내 전달에 필요한 생체기능성 등 두 가지 이상의 기능을 동시에 구현할 수 있도록 고안된 나노입자.

펩타이드 서열 :
여러 개의 아미노산이 공유결합으로 연결된 중합체. 일반적으로 크기가 작은 단백질을 일컬음.

수지상세포 기반 항암 면역치료기술 :
선천면역계화 후천면역계를 기능적으로 연결하여 면역반응을 활성화 시키는데 핵심적인 역할을 수행하는 면역세포인 수지상세포를 인위적으로 조절하여 암에 대한 면역반응을 증강시킴으로서 암을 치료하는 환자 맞춤형 의료 신기술. 미국 FDA는 2010년 덴드리온사의 전립선암에 대한 수지상세포 치료제를 최초로 허가하였다.


 

posted by 글쓴이 과학이야기

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  1. 와, 앞으로 암을 퇴치할 수 있는 방법이 더 많아졌군요. 선배님의 과학관련된 글이 정말 재밌습니다.^^
    어려운 과학용어같은 경우 공부를 따로 하시는건지요?

한국생명공학연구원이 국립식물검역원과 공동으로 수출입 식물류 검사에서 검출되는 해충의 신속한 분류동정이 가능한 "가루깍지벌레 판별용 유전자칩(PNA Chip)"의 개발에 성공했습니다.
 
PNA(Peptide Nucleic Acid)란 DNA의 당과 인산의 결합을 펩타이드 결합으로 대체한 DNA 유사체로서, DNA Chip 보다 장기간(2년 정도) 활용이 가능하며, 실온에서도 성능이 유지될 뿐 아니라 검출 감도가 우수하여 검역현장에서 사용하는데 편리합니다.

최근 활발히 연구되고 있는 생물종에 대한 DNA 바코딩 결과를 활용하여 실제 수출검역현장에서 자주 검출되는 가루깍지벌레류의 동정을 쉽고 빠르게 수행할 수 있는 PNA Chip을 개발함으로써 국산 과수의 수출검역을 훨씬 효율적이고 신속하게 진행할 수 있게 됐습니다.

이번 가루깍지벌레에 대한 PNA Chip 개발에 따라 학문적으로는 그 동안 전세계적으로 분자생물학적인 동정이 어렵다고 알려진 가루깍지벌레에 대한 분석이 가능하게 되었습니다.

또 경제적으로는 우리 농산물 수출검사 시 검출된 해충의 동정시간 지연에 따른 손실을 해소할 수 있게 하였으며, 산업적으로는 생물학적 인프라 연구결과를 실용화하여 새로운 시장을 창출할 수 있게 되었습니다.

posted by 글쓴이 과학이야기

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2010. 12. 25. 05:00 대덕밸리과학소식/KAIST

뼈는 자연계에 존재하는 대표적인 나노복합소재로써 콜라겐이라는 단백질 섬유를 따라 칼슘인산염 나노결정이 생성, 성장합니다.

KAIST 연구팀은 이러한 자연현상을 모방해 차세대 고안전성 리튬전지용 양극소재인 철인산염을 나노튜브 형태로 합성하는 데 성공했습니다.

KAIST 신소재공학과 강기석 교수팀과 박찬범 교수팀이 뼈의 형성 과정을 모방해 우수한 나노구조를 갖는 '리튬이차전지용 전극소재 합성을 위한 원천기술'개발에 성공했습니다.

박찬범 교수

강기석 교수

리튬이차전지의 성능을 향상시키기 위해서는 에너지를 저장하거나 방출하기 위한 리튬의 빠른 이동이 필수적입니다.

이를 위해 전극소재의 구조를 나노화하게 되면 표면적이 넓어지고 리튬의 확산에 필요한 거리가 짧아지기 때문에 보다 효과적으로 에너지를 저장하거나 방출할 수 있습니다.

이 기술의 핵심은 3차원 나노 구조를 갖는 생체재료 위에 철인산염을 균일하게 성장시킨 후 생체재료를 효과적 제거해 나노튜브구조를 얻는 것입니다.

연구팀은 간단한 단백질의 일종인 펩타이드의 자기조립공정을 이용해 콜라겐 섬유와 유사한 구조 및 물성을 지니는 단백질 나노섬유를 합성한 뒤, 철 이온과 인산이온의 수용액상 침착반응을 이용해 단백질 나노섬유를 철인산염으로 균일하게 코팅했습니다.

이후 열처리를 통해 펩타이드 나노섬유를 탄화시키면, 내벽이 전도성 탄소층으로 코팅된 철인산염 나노튜브를 얻을 수 있었습니다.


연구팀은 철인산염 나노튜브가 차세대 리튬이차전지 전극소재로써 매우 우수한 특성을 가짐을 확인했습니다.

이번 연구는 생체재료분야와 리튬전지분야의 융합연구를 통해 이뤄진 것으로, 기술적인 돌파구가 필요한 리튬전지개발에 이러한 접근방식이 새로운 해결방안이 될 수 있다는 가능성을 제시한 우수한 연구사례로 평가받고 있습니다.

이 기술을 이용하면 철인산염 외에 각종 다른 기능성 소재 개발에 응용이 가능해 리튬이차전지 뿐만 아니라 차세대 유-무기 나노복합소재 개발에 기여할 전망입니다.


 용  어  설  명

리튬이차전지: 현재 휴대폰, 노트북 컴퓨터 등과 같은 소형 정보통신 장비의 전원장치로 가장 널리 사용되는 이차전지의 일종으로, 가벼우면서도 많은 양의 전기를 저장할 수 있다는 장점이 있어, 차세대 전기자동차의 전원공급장치로의 활용이 기대되고 있다. 리튬이차전지는 리튬이온을 저장/방출할 수 있는 전극물질과 리튬이온의 이동을 돕는 전해질로 구성되어 있으며, 전극간의 리튬이온이동을 제어함으로써 전기를 사용/저장할 수 있다.

칼슘인산염: 칼슘 이온 (Ca2+)과 인산이온 (PO43-)이 특정 조건하에서 화학적인 반응을 통해 Ca10(PO4)6(OH)2와 같은 형태로 형성되는 무기물로, 동물의 뼈를 구성하는 주요성분의 하나이다.

철인산염: 철 이온 (Fe3+)과 인산이온의 (PO43-)의 침착반응으로 형성되는 무기물로, 차세대 저비용/고안정/고용량 리튬이차전지 전극물질로 널리 연구되고 있다.

나노복합소재: 서로 다른 물리/화학적 물성을 지니는 재료들을 수십/수백 나노미터 수준에서 정교하게 배열/결합시켜 개개소재의 장점만을 극대화시켜 하나의 소재로 구현한 것을 나노복합소재라고 한다.

자기조립공정: 자기조립은 화학물질들이 레고(Lego) 장난감처럼 스스로 조립하여 3차원 구조체를 만드는 현상으로, 모든 생명현상의 근간이 될 뿐만 아니라, 최근 들어서는 나노소재를 개발하는 주요기술들 중의 하나로 각광받고 있다

나노튜브: 직경이 수~수십 나노미터인 튜브

침착반응: 용액에 녹아있는 물질간의 물리화학적인 반응을 통해 새로운 고체상의 물질이 석출되는 반응

posted by 글쓴이 과학이야기

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  1. 높은 차원의 융합이네요 뼈의 생성원리를 전지를 만드는데 응용하다니 신기하고 또 대단합니다.

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