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2016/08/09 한양뉴스 > 학술 > 이달의연구자

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[이달의 연구자] 급성폐손상 치료 위한 항염증 나노입자 개발

8월 이달의 연구자 이민형 교수(생명공학과)

박성배

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http://www.hanyang.ac.kr/surl/1tsB

내용
지난해 6월 우리나라를 강타한 중동호흡기증후군(MERS, 이하 메르스)은 사망자 38명, 치사율 20.4%란 상처를 남겼다. 사인의 대부분은 ‘급성폐손상으로 인한 쇼크사’. 메르스를 유발하는 바이러스 자체보다 이로 인한 급성폐손상이 사망에 더 직접적인 원인이 됐다는 의미다. 급성폐손상은 바이러스나 병원균 감염 뿐만 아니라 패혈증, 심한 외상 등으로 인해 발병하며, 중환자실에 입원 중인 환자의 약 60%가 앓고 있을 정도로 만연한 질병이다. 이민형 교수(생명공학과)는 급성폐손상의 원인 인자를 억제해 체내 염증 반응을 줄일 수 있는 나노입자를 개발했다

HMGB1의 염증 유발인자 제거한 항염증 펩타이드

▲ 이민형 교수(생명공학과)는 이번 연구를 통해
급성폐손상의 원인인 HMGB1 단백질을 억제하는
물질을 폐까지 전달 가능케 하는 기술을 개발했다.

HMGB1(High Mobility Group Box 1)은 세포 내에 존재하며 염증 반응을 유발하는 단백질이다. 패혈증 환자에게서 많이 발생하며, 세포가 죽으면 다른 세포의 수용체와 결합한다. HMGB1를 새롭게 수용한 세포는 신체에 문제가 있다는 것을 인식, 이를 알리기 위해 다시 HMGB1을 분비함과 동시에 자가 치유를 위한 염증 반응을 일으킨다. HMGB1이 증가하면 이 과정이 반복되며 세포의 염증 반응이 도미노처럼 이어진다. 폐에서 진행될 경우 급성폐손상이 발병한다. "HMGB1 자체는 몸에 이상 신호를 보내는 ‘알람’ 역할을 하기 때문에 없애야 할 대상은 아닙니다. 이로 인한 과도한 염증 반응이 문제예요.”

이 교수는 체내 세포가 HMGB1를 덜 수용한다면 염증반응을 약화시킬 수 있을 것이라고 판단했다. "세 부분으로 구성된 HMGB1에서 염증 반응을 일으키지 않는 'BOX A'부분만 분리, 유전자 재조합을 통해 새로운 단백질을 생산했습니다." 염증 반응 인자를 제거한 새로운 단백질이 HMGB1이 수용될 자리를 대신 차지하도록 해 염증 반응을 억지한다는 것이 이 교수의 설명이다. "이처럼 분리된 BOX A를 '항염증 펩타이드'라고 불러요. 항염증 펩타이드를 급성폐손상 환자의 폐에 어떻게 전달하는지를 연구한 것이 이번 논문입니다.”

▲ 이민형 교수는 우선 염증을 유발하는 HMGB1 단백질 중 'HMGB1 BOX A' 부분만을 사용해 '항염증 펩타이드'를 만들었다. (출처: 이민형 교수)

헤파린-항염증 펩타이드 결합 통해 폐로 전달


"급성폐손상 환자에게 항염증 펩타이드를 전달하기 위해서는 기도와 폐 점막을 통과해야 해요." 하지만 항염증 펩타이드만으로는 폐 점막을 통과하기 어렵다. 항염증 펩타이드는 전기적으로 양극을, 점막은 음극을 띄어 점막의 인력에 걸리기 때문. 이 교수는 혈액의 항응고제로 널리 쓰이는 헤파린과 결합하는 방법을 고안했다. "헤파린은 음극을, 항염증 펩타이드는 양극을 띄므로 두 물질은 결합합니다. 하지만 헤파린의 음극이 더 강하기 때문에 결과적으로 결합체는 음극을 띄어요. 부피 또한 100 나노미터 정도로 줄어들죠." 헤파린-항염증 펩타이드 결합체는 폐 점막과 같은 전극을 띄는 것은 물론, 150 나노미터 정도인 폐 점막의 구멍보다 작아 통과가 쉽다는 것이 이 교수의 설명이다.

이렇게 폐 점막을 통과한 헤파린-항염증 펩타이드 결합체는 체내로 전달, HMGB1 단백질의 지나친 작용을 방해해 염증 반응을 억제한다. 그러나 아직 완성이라 보기는 이르다. "항염증 펩타이드의 아미노산 배열이 너무 길어요. 배열이 길수록 신체에서 부작용이 발생할 확률이 큽니다.” 이 교수는 “배열이 더 짧으면서 강력하게 작용하는 항염증 펩타이드 개발을 위한 연구를 진행 중”이라고 했다.

▲ 음극을 지니는 폐점막을 통과하기 위해 헤파린(항응고제)과 항염증 펩타이드를 결합해 음극의 나노입자를 제조했다. 나노입자는 100nm의 크기로 150nm의 크기인 폐점막의 구멍을 전기적 인력에 구애받지 않고 통과할 수 있다. (출처: 이민형 교수)


'개발' 넘어 '발견'하는 연구자로


이 교수에게 앞으로의 연구 방향을 물었다. " 헤파린-항염증 펩타이드 결합체가 급성폐손상 치료제 개발에 기여하는 것이 바람입니다. 넘어야 할 산이 많기는 하지만요.” 나아가서는 기존 지식을 응용한 '개발'을 넘어 지금껏 알려지지 않은 사실을 ‘발견’하는 연구자가 되고 싶다고 말한다. “최근의 과학계는 실제로 현실에 적용 가능한 연구에 지나친 비중을 두고 있는 것 같습니다. 원하는 답을 찾아가는 실험보다, 무질서 속에서 예상치 못한 질서를 찾는 것이 또 다른 바람입니다.”

▲ 앞으로의 연구방향에 대한 질문에 이민형 교수는 "개발을 넘어 발견을 할 수 있는 학자가 되고 싶다"는 바람을 내비쳤다.

글/ 박성배 기자           ppang1120@hanyang.ac.kr (☜ 이 기자의 다른 기사 보기)

사진/ 김윤수 기자        rladbstn625@hanyang.ac.kr

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