안녕하세요, 독자 여러분. 오늘은 싱가포르 국립대학교 의과대학(Yong Loo Lin School of Medicine) 연구팀이 선구적인 방식으로 뇌에 직접 약물을 전달하는 기술에 대해 소개합니다. 이번 연구는 뇌혈관 장벽(BBB)을 우회해 치료 분자를 뇌에 직접 전달할 수 있는 신기술을 제시했습니다.

뇌혈관 장벽을 넘다

이번 연구는 NUS 의과대학의 합성생물학 전이 연구 프로그램의 선임 연구자인 셴 하오셩 박사(Shen Haosheng)가 이끌었으며, 권위 있는 생명과학 학술지 Cell에 게재되며 큰 주목을 받았습니다. 연구팀은 NUS 합성생물학 임상 및 기술 혁신팀(SynCTI)과 협력하여 자연 발생 비강 세균인 플란타룸 락토바실루스(Lactobacillus plantarum, 이하 Lp)를 이용해 치료 물질을 생성하도록 유전적으로 변형한 방법을 개발했습니다.

비강을 통한 치료 물질 전달

BBB는 해로운 물질로부터 뇌를 보호하는 중요한 역할을 하지만, 신경 질환 치료를 위한 약물 전달을 어렵게 만드는 요인으로 작용해 왔습니다. 현재의 약물 전달 방법들은 비효율적이고 침습적이라는 문제를 안고 있습니다. 이에 연구팀은 후각 점막에 자연 친화적인 Lp 균주를 발견했습니다. 이 점막은 후각을 담당하며, 중추 신경계로 연결되는 직접적인 경로로 비강을 통한 약물 전달의 이상적인 터전으로 여겨지고 있습니다.

유전자 변형을 통한 약물 지속성 개선

비강을 통한 약물 전달은 후각 점막의 면적이 좁고 물질이 신속하게 배출되는 등의 도전에 직면해 있습니다. 이를 극복하기 위해 연구팀은 Lp 균주를 N-아세틸 헤파란 설페이트(NaHS)와 결합하도록 조작했습니다. 이 결합 메커니즘은 국소적인 약물 방출을 보장하여 뇌의 생체 이용률을 극대화하면서 전신 흡수를 최소화했습니다.

전 임상 시험 결과

전 임상 시험에서 변형된 Lp 균주는 식욕 조절 호르몬을 생산했으며, 비강 투여가 식욕 감소, 탄수화물 대사 개선, 체중 증가 억제, 체지방 축적 감소를 유도하는 결과를 보였습니다. 이 과정에서 약물이 뇌에 도달해 신경학적 질환을 목표로 하는 가능성을 증명했습니다.

미래의 치료 가능성을 열다

셴 박사는 “이번 연구는 뇌 표적화 치료제 전달 차량으로서의 유전자 변형 박테리아의 가능성을 보여줍니다”라고 말했습니다. 그는 “뇌와 비강 미생물 군집의 연결성을 활용해 신경 질환 치료에 혁신적 기회를 열 수 있을 것으로 기대합니다”라고 덧붙였습니다.

셴 박사는 앞으로의 연구 단계에서 투약 요법 최적화와 인체 임상 시험을 진행해 이 방법의 안전성과 효율성을 평가할 계획입니다. 연구팀은 특히 파킨슨병과 알츠하이머병과 같은 신경 퇴행성 질환에 대한 치료 응용을 탐색할 예정입니다.

메튜 창 교수(Professor Matthew Chang), 합성생물학 전이 연구 프로그램 및 SynCTI의 디렉터는 이번 연구의 중요성을 강조하며 “비강 박테리아를 비침습적 약물 전달 차량으로 활용하는 잠재력을 보여주는 아주 중요한 연구입니다. 후각 미생물 군집과 뇌 건강의 관계를 더욱 탐구하는 것이 중요합니다”라고 말했습니다.

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