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성과명디셀레나이드 약물전달체에 의한 산화⦁환원 균형 조절

Disrupting Redox Balance with a Diselenide Drug Delivery System: Synergistic or Antagonistic?(Advanced Functional Materials (IF: 16.836, 2019년 기준) )

지원 사업
중견연구사업, 기초연구실후속 연구사업
지원 기관
과학기술정보통신부
연구 기관
가톨릭대학교 약학대학
연구자
최연수, 강한창
발표일
2020-11-24
조회수
70

디셀레나이드 약물전달체에 의한 산화⦁환원 균형 조절


암세포 내 항산화물질 글루타치온 빠르게 소비... 암세포 사멸 가속화



개요

강한창 교수(가톨릭대학교 약학대학) 연구팀이 세포 내 산화·환원에 반응하는 디셀레나이드 기반 약물전달체가 항암제의 작용을 도울 수 있음을 세포 및 동물 실험을 통해 확인했다.
과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업과 기초연구실후속 연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 소재 분야 국제학술지 Advanced Functional Materials에 11월 9일 게재되었다.


연구 내용

세포 내 농도에 해당하는 활성산소종 또는 글루타치온에 디셀레나이드 나노 약물전달체를 노출시켜, 이 약물전달체가 활성산소종 보다 글루타치온에 의해 더 빨리 분해되는 결과를 시험관에서 확인하고 나아가 세포 수준에서 추가 검증하였다.
디셀레나이드 분해 시, 세포 내 글루타치온 감소가 활성산소종 감소에 비해 크기 때문에 환원능 감소에 따른 산화능 증가를 나타나고, 결과적으로 산화·환원 균형은 산화 쪽으로 기울어지게 된다.
이 때, 정상세포의 낮은 환원능과 산화능은 산화·환원 균형이 산화 쪽으로 조금 변화되도록 만들지만, 암세포의 높은 환원능과 산화능은 산화·환원 균형을 산화 쪽으로 크게 변화되도록 하여, 암세포만 선택적으로 사멸시킬 수 있음을 확인하였다.
암세포에서 디셀레나이드 분해에 따른 세포 내 글루타치온의 감소와 항암제인 독소루비신에 의한 산화능 증가는 세포 내 산화·환원 균형을 산화 쪽으로 급격하게 변화되도록 만들어 독소루비신 단독 처리시 보다 암세포 사멸 능력이 약 2배 개선되는 효과를 보였다.
고용량(5 mg/kg 2회 주사)의 독소루비신만을 투여했을 때 보다 저용량의 독소루비신(10분의 1)을 디셀레나이드 약물전달체에 탑재해 투여한 경우 대장암 생쥐모델에서 암성장 억제 능력이 약 1.9배 더 높게 나타났다. 특히, 유의미한 독성도 관찰되지 않았다.


기대 효과

나노약물전달체 설계 시, 자극 감응성 약물방출 뿐 아니라 세포의 항상성, 생존, 사멸 등에 영향을 주는 인자들의 변화도 고려해야 한다는 사실을 확인하였다. 염증, 대사질환 등 질병세포의 산화·환원 균형, 산화능, 환원능의 상이함을 이해함으로써, 산화·환원 균형을 산화 쪽으로 뿐만 아니라 환원 쪽으로 기울어지게 하여 세포를 빨리 죽게 하거나 생존율을 증진시킬 수 있는 실마리가 될 것으로 기대된다.