성학준 연세대 의과대학 의학공학교실 교수 유승은 교수, 정세용 강사 연구팀은 CT 검사의 혈류 이상 발견을 돕고 치료 효과까지 가지는 물질을 만들었다고 27일 밝혔다.  

혈관 협착은 몸의 다양한 부위에서 발생한다. 다리쪽에 생겼을 경우 걸을 때마다 통증을 유발하고 신장, 뇌에 생기면 각각 고혈압, 뇌졸증으로 발전한다. 협착이 생기면 증상을 치료하기 힘들고 질병의 예후도 나쁘다. 주기적인 검사가 중요한 이유다.

협착을 확인하기 위해 주로 CT 검사와 혈관 조영술을 실시한다. 하지만 두 검사 모두 협착이 진행돼야 발견이 가능하다. 고혈압, 뇌졸중 등 질환을 예방하기 위해서 협착을 조기에 진단해서 질환 발전을 막는 검사법이 필요하다.

연구팀은 혈관 협착 초기에 이상 혈류가 발생하는 점에서 CT 검사를 통해 혈관 협착을 이르게 찾을 수 있는 나노 입자를 개발했다.

연구팀은 리포솜 물질을 활용해 혈류 장애가 일어난 혈관 부위에서 강한 신호를 나타내는 진단용 나노 입자를 새로 만들었다. 리포솜은 혈관 부위에 조영제 성분을 보다 효과적으로 도달시키기 위한 성분이다.

진단용 나노 입자를 넣은 검사에서 혈류 이상 부위에서 강한 신호를 보이는 모습과 시간 경과에 따라 혈류 속도가 떨어지며 혈관 폐쇄에 이르는 모습

이번 진단용 나노 입자는 리포솜 표면에 이상 혈류 타게팅 펩타이드를 붙여서 혈관 협착 부위에서 많이 발견되는 단백질 ‘CDK9’를 표적으로 한다. 이어서 연구팀은 진단 물질을 동물 모델에 적용했다.

혈관 협착을 유도한 실험용 마우스, 토끼 모델에 진단용 나노 입자를 추가한 조영제를 투여한 후에 CT 검사를 실시했다. 

이상 부위에서는 강한 신호를 확인할 수 있었다. 2~6주에 거쳐 추적 관찰한 결과 신호가 강했던 부위의 혈관 상태는 악화됐다. 정상 부위에 비해 113.9%의 세기를 보였던 곳은 42일까지 혈관 개통을 유지했지만 228.6%의 세기를 보였던 곳은 14일 안에 혈관이 급격히 폐쇄됐다. 연구팀은 이번에 개발한 나노 입자의 혈관 협착 치료 효과도 확인했다. 진단용 나노 입자를 투여한 경우 혈관 협착률은 약 44%로 증상이 개선됐다.

이는 줄기세포 유래 이상 혈류 치료용 물질에 혈류 타게팅 펩타이드를 부착해 만든 치료용 나노 입자의 치료 효과에 뒤지지 않은 수치다. 치료용 나노 입자를 투여한 마우스의 혈관 협착률은 약 40% 수준이었고 치료하지 않은 마우스의 혈관 협착률은 약 87%였다. 진단치료용 나노 입자를 투여한 마우스는 혈관 외에 간 등 장기에서 항염증지질 강하 효과도 보였다. 

성학준 교수는 “이번에 개발한 나노 입자는 협착 등 혈관 이상을 파악할 수 있는 진단 시기를 획기적으로 앞당겨 당뇨병, 고지혈증 환자와 가족력이 있는 고위험군에서 질병 진행을 사전에 막을 수 있는 검사 물질이 될 것”이라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 소재 분야 유명 저널 어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials, IF 18.808) 최신호에 게재됐다.

이상 혈류 타게팅 펩타이드를 부착한 치료용 나노 입자, 진단용 나노 입자를 투여한 경우, 혈관 협착률이 줄어들고 혈관 내피 세포 기능 이상이 줄었다.