허찬영 분당서울대병원 성형외과 교수·남선영 연구교수·최경민 숙명여대 교수팀이 금속유기구조체(MOF)를 활용해 항생제 없이 피부 상처를 빠르게 치유하는 원천기술을 고안하고 그 효과를 규명하는 데 성공했다고 15일 밝혔다.

최근 무분별한 항생제 사용으로 항생제에 반응하지 않는 ‘슈퍼 박테리아’의 발생 비율이 증가하며 세계적으로 문제가 되고 있다. 세계보건기구(WHO)는 항생제 내성균을 세계 공중보건의 최대 위협이라고 밝히고 인식 개선과 대응을 촉구한 바 있다.

피부에 바르는 국소항생제(연고)나 경구용 알약, 주사 등 다양한 형태의 항생제가 오남용 문제에 직면해 있는데, 이 중 국소항생제의 경우 일반인이 쉽게 구비할 수 있어 자연히 아물 작은 상처에도 무분별하게 사용되고 있다. 또 의료기관조차도 피부 조직검사, 단순 절제술 등 감염 위험이 낮은 상황에서도 국소항생제를 대부분 사용할 정도로 경각심이 낮은 실정이다.

미국 질병통제예방센터(CDC)와 미국·유럽 피부과 학회에서도 이러한 예방 목적의 국소항생제 사용을 추천하지 않고 있으나, 아직까지는 인식 전환에 한계가 있고, 항생제 사용 시 상처가 빠르게 치유되는 이점을 대체할 만한 수단이 마땅치 않은 점도 현실적인 문제로 지적된다.

이에 연구팀은 기체, 분자 등의 저장과 분리에 주로 응용되는 금속유기구조체(MOF)를 활용해 상처 치유를 방해하는 주요 염증 매개체의 양을 조절해 항생제 없이 피부 상처를 효과적으로 치료하는 기술을 개발했다.

연구팀은 동물실험 결과 생체 환경에서 안정적으로 적용 가능한 ‘지르코늄 금속유기구조체(Zr-MOF)’를 통해 산소 종(ROS), 질산 산화물(NO), 사이토카인을 효과적으로 제거할 수 있었고, 이를 통해 상처 치료 효능이 두 배 가량 향상됐다는 사실을 확인했다.

이번 연구는 항생제 없이 빠르고 효율적인 상처 치유가 가능한 원천기술을 고안하고 그 효용성을 입증했다는 점에서 의미가 깊다. 연구 결과를 바탕으로 인체적용 가능한 치료제 개발까지 이어진다면, 세계적으로 문제가 되고 있는 항생제 내성균 억제에도 큰 기여를 할 것으로 전망된다.

허찬영 교수는 “세계적으로 문제가 되는 국소항생제 오남용을 획기적으로 줄일 수 있는 기술”이라며 “과발현 물질을 제거하는 원리기 때문에 비슷한 접근이 필요한 다른 치료에도 확장해 사용할 수 있을 것”이라고 말했다.

정문재 세브란스병원 소화기내과 교수·구철룡 내분비내과 교수 (왼쪽부터)

정문재 세브란스병원 소화기내과 교수·구철룡 내분비내과 교수·나건 가톨릭대 바이오메디컬화학공학과 교수·이상희 박사 연구팀은 내시경을 통한 빛 치료로 당뇨 마우스 몸무게와 지방량을 각각 7%, 6% 감소시켰다고 15일에 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘바이오머티리얼’(Biomaterials, IF=14.0)에 게재됐다.

비만대사 수술은 위를 줄이거나 영양을 흡수하는 소장의 길을 바꾸는 치료다. 당뇨병과 비만 치료 효과가 매우 커서 미국뿐만 아니라 우리나라 식약처도 고도 비만을 동반한 당뇨병 환자 대상 비만대사 수술 시행을 허가했다. 하지만 우려되는 부작용 때문에 수술이 필요한 환자의 1%도 수술을 받지 못하고

소화 과정을 빠르게 거치면서 구토, 어지러움, 식은땀 등이 나타나는 덤핑증후군이 대표적인 부작용이다. 또 위 폐쇄, 영양실조 등이 발생할 수 있다. 최근에는 이러한 문제를 해소할 수 있는 방법으로 내시경 치료가 주목받고 있다. 

연구팀은 내시경을 통한 광역동치료(photodynamic therapy·PDT)가 비만, 당뇨 등 대사질환에 치료 효과가 있는지 살펴봤다. PDT는 빛에 반응하는 광과민제(광감각제)에 특정 파장의 빛을 조사해 주변 세포를 사멸시키는 방법이다.

치료를 위해 조준한 세포는 십이지장에 분포하는 K세포다. K세포는 위억제펩티드(GIP)를 분비해 대사질환을 악화시키는 반면 L세포는 글루카곤 유사 펩티드-1(GLP-1)을 분비해 혈당·체중·식욕 감소를 통해 대사질환을 호전시킨다.

K세포가 주로 분포하는 십이지장 내부에 광과민제를 주입한 후 특정 파장의 빚을 조사해 GIP 호르몬을 분비하는 K세포를 제거하고 L세포를 증식하는 것이 이번 연구에서 시도한 치료 핵심이다.

실험 당뇨 쥐 혈장 GIP 수치 비교

이러한 내시경 광역동치료를 당뇨 쥐에게 적용했다. 치료 결과, GIP 분비가 줄어 몸무게 7%·지방량 6% 감소는 물론 당뇨 개선 효과를 관찰할 수 있었다.

구철룡 교수는 “이번 연구는 광역동치료를 통해 소장 대사질환에 관여하는 세포 비율을 변화시켜 최근 각광받고 있는 비만 치료 약제 대체 가능성을 보여줬다”고 말했다.

정문재 교수는 “광역동치료는 수술에 비해 안전하게 시행할 수 있다”며 “인체 적용을 위해 시술을 다양한 조건에서 테스트하는 추가 연구를 이어갈 예정”이라고 말했다.