세리아 나노입자로 파킨슨병 고치는 시대 온다

IBS 나노입자 연구단 치료 효과 확인

세포 내, 외 및 미토콘드리아 표적 세리아 나노입자

세리아 나노입자로 파킨슨병을 치료할 수 있는 길이 열린다.

기초과학연구원(IBS 원장 김두철) 나노입자 연구단 현택환 연구단장 연구팀은 세포의 안팎으로 존재하는 활성산소를 영역별로 제거하는 세리아(산화세륨, CeO2) 나노입자 시스템을 개발했다.

이를 파킨슨 질병 모델 생쥐에 적용해 치료 효과를 확인하는 데 성공했다. 이 세리아 나노입자 시스템은 활성산소로 생기는 질병의 치료법 개발에 광범위하게 활용될 것으로 기대된다.

활성산소로 인한 스트레스는 신경 퇴행성 질환인 파킨슨병의 주요 원인 중 하나로 알려졌다. 세포의 미토콘드리아 혹은 세포질 영역에 존재하는 활성산소로 인한 산화 스트레스뿐만 아니라 신경 염증으로 인해 세포 바깥 영역에 생기는 활성산소도 파킨슨 발병에 관여한다.

발생 과정이 복잡한 파킨슨 질병이므로 활성산소가 발생하는 위치에 따른 영향을 규명하고 치료제를 개발하는 방법이 타당하나, 기존에는 선택적인 활성산소 제거 기술이 전무했다.

이에 IBS 나노입자 연구단 연구팀은 미토콘드리아, 세포질, 세포 밖에 이렇게 3가지 영역에서의 활성산소를 구분하고 이들을 각각 제거할 수 있는 세리아 나노입자 구조를 3가지 영역 맞춤형으로 만드는 데 성공했다.

세리아 나노입자의 크기와 입자 표면의 전하 성질을 각각 다르게 해 3가지 종류의 나노입자 체계를 완성했다. 크기가 작고 표면이 음전하를 띠는 세포질의 활성산소를 제거하는 세포질 표적 나노입자, 크기가 좀 더 크지만, 표면이 양전하를 뗘 미토콘드리아로 이동할 수 있는 미토콘드리아 표적 입자, 크기가 매우 커 세포 내로 이동하지 못하고 세포 밖 활성산소를 제거하는 클러스터 형태의 나노입자가 그 구성이다.

세리아 나노입자를 생쥐에 주입한 결과, 세포질 및 미토콘드리아 표적 세리아 나노입자를 처리한 실험군 생쥐에서는 TH의 양이 유지된 반면, 세포 밖 표적 클러스터 입자를 주입한 생쥐 그룹은 TH의 양이 유지되지 못했다. 뇌 염증 관련 세포의 변화도 관찰한 결과, 3가지 세리아 나노입자 처리 그룹 모두 뇌 염증이 줄었다. 3종의 세리아 나노입자 중 세포질 및 미토콘드리아 표적 세리아 나노입자들이 뇌염증과 산화 스트레스를 줄임으로써 도파민을 분비하는 신경 세포를 보호, 파킨슨병을 치료할 수 있음이 증명됐다.

현택환 IBS 나노입자 연구단장은 “이번 결과는 활성산소를 세포 내외 및 미토콘드리아에서 선택적으로 제거하는 기술을 최초로 개발했을 뿐 아니라 이들의 파킨슨 치료 효과와 발병 원인 규명과 나노입자의 새로운 의학적 적용을 보여준 사례”라고 밝혔다.
이해미 기자 ham7239@