치매 원인 물질만 빨아들인다
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치매 원인 물질만 빨아들인다
  • 정종오 기자
  • 승인 2020.03.03 12:00
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KIST 연구팀, 치매 원인 제거하는 ‘나노 청소기’ 개발
미니 항체가 접합된 다공성 실리카 나노 구조체는 특정 타깃 물질을 선택적으로 표적화하고 흡수한다. 베타-아밀로이드를 대상으로 진행했고 베타-아밀로이드의 자가 조립을 억제, 플라크의 침착으로 이어지는 일련의 과정을 차단했다. [사진=KIST]
미니 항체가 접합된 다공성 실리카 나노 구조체는 특정 타깃 물질을 선택적으로 표적화하고 흡수한다. 베타-아밀로이드를 대상으로 진행했고 베타-아밀로이드의 자가 조립을 억제, 플라크의 침착으로 이어지는 일련의 과정을 차단했다. [사진=KIST]

치매 원인 물질만 제거하는 이른바 ‘나노 청소기’가 개발됐다. 베타-아밀로이드 단백질은 뇌 속에 비정상적으로 축적돼 알츠하이머병의 주요 원인이 되는 것으로 알려져 있다. 최근 한국과학기술연구원(KIST) 연구팀이 베타-아밀로이드 단백질만을 선택적으로 흡입해 제거하는 나노 구조체를 내놓았다.

KIST 분자인식연구센터 이준석 박사팀이 카이스트(KAIST) 신소재공학과 박찬범 교수팀, 아르곤 국립연구소와 공동연구를 통해 치매의 주요 원인 물질로 꼽히는 베타-아밀로이드 단백질을 흡입하여 제거함으로써 알츠하이머 질환의 진행을 예방하는 나노 청소기를 선보였다.

베타-아밀로이드 단백질은 뇌 속에서 응집되는 특성이 있다. 이 단백질이 과도하게 응집되면 신경세포를 사멸시키고 시냅스를 파괴해 알츠하이머의 진행을 가속시킨다. 이러한 응집을 막기 위해 베타-아밀로이드 단백질의 생성을 차단하거나, 생성된 단백질이 서로 응집되지 않도록 항체와 저해제를 활용하는 연구가 여러 방면에서 진행되고 있는데 아직 효과적 치매 치료제는 개발되지 못했다.

베타-아밀로이드 단백질(β-Amyloid, Aβ)은 알츠하이머 환자의 뇌에서 발견되는 아밀로이드 플라크의 주성분으로서 알츠하이머병에 결정적으로 관여하는 36~43개의 아미노산 펩타이드이다.

KIST 이준석 박사팀은 기존 방식이 아닌 생성된 베타-아밀로이드 단백질을 원천적으로 흡입해 제거하는 새로운 접근법을 이용했다. 독성물질의 생성을 예방하는 전략에 주목했다. 베타-아밀로이드를 효율적으로 제거하기 위해서는 항체와 같은 베타-아밀로이드를 선택성을 가진 물질이 필요하다. 기존의 항체는 체내에서 안정성이 떨어지고 체내 다른 분자와 결합할 수 있어 그 효율성이 떨어진다.

이러한 한계점을 극복하기 위해 거대한 구멍을 갖는 나노입자를 디자인해 넓은 표면적을 갖는 나노 구조체를 제작했다. 연구팀은 이 구조체에 표적 물질에 대한 선택성은 높으면서도 보통 항체보다 작아 더 높은 효율로 흡입할 수 있는 미니항체(scFv)를 부착해 표적 물질인 베타-아밀로이드 단백질을 선별해 흡착하도록 했다. 미니항체란 면역 글로불린의 가변 영역을 짧은 연결 펩타이드로 연결한 항체 조각을 의미한다.

KIST 연구팀이 개발한 나노 청소기는 베타-아밀로이드 단백질을 효과적으로 흡착해 베타-아밀로이드 단백질의 비정상적 응집을 80% 이상 차단했다. 신경독성을 완화했다. 연구팀은 동물실험을 통해 그 효과를 입증해 미래 항-아밀로이드성 억제제로서의 가능성을 입증했다.

이준석 박사는 “나노 청소기를 이용해 베타-아밀로이드나 타우 단백질에 대한 흡입을 통해 신경독성 물질의 응집저해가 가능할 뿐만 아니라 응용범위를 확장하면 체내 다양한 유해물질을 선택적으로 제거할 수 있다”며 “나노 청소기로 질병 예방과 건강증진에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

연구결과는 ‘Advanced functional Materials’ 표지논문(논문명: Silica Nanodepletors: Targeting and Clearing Alzheimer’s β–Amyloid Plaques)으로 실렸다.

정종오 기자  science@greened.kr

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