통풍 치료제 효과 7배 늘리는 신기술 개발

- 인체 무해한 알부민 단백질을 통풍치료제에 결합,약효 획기적으로 높여

 

 

 

 지스트 권인찬 교수(왼쪽)와 미국 버지니아주립대 임성인 박사과정생

 

 

 

□ 국내 연구진이 통풍을 유발하는 요산*을 분해하여 인체에 무해한 물질로 바꿔주는 요산분해효소**를 체내에서 오래 지속시키는 신기술을 개발했다. 향후 통풍 치료 기간과 환자의 고통을 획기적으로 감축할 것으로 기대한다.

 

* 요산 : 몸속의 세포가 죽게 될 때 세포 속의 핵산이 분해되어 만들어 지는 유기산

** 요산분해효소(urate oxidase): 농도가 높아지면 독성을 갖는요산을 인체에 무해한 물질로 바꾸어주는 효소

 

  ㅇ 광주과학기술원 권인찬 교수(교신저자)가 주도하고 미국 버지니아주립대 임성인 박사과정생(제1저자)이 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업(중견연구자지원)으로 받아 수행되었으며, 약물전달 분야 권위지인 저널 오브 콘트롤드 릴리즈(Journal of Controlled Release) 4월 15일자 온라인판에 게재되었으며, 연구팀은 이번 성과에 대해 지난달 국내 특허 출원을 완료했다. (논문명: Site-specific albumination of a therapeutic protein with multi-subunit to prolong activity in vivo)

 

□ 혈액 내 요산은 통풍을 일으키는 주범이다. 통풍은 국내에서 최근 5년간 환자 수가 연평균 13%씩 증가하고 있는 난치성 염증질환으로, 요산은 사람의 신장과 콩팥을 망가뜨리거나 연골과 힘줄에서 결정을 이뤄 통풍을 유발한다. 기존에 요산의 양을 조절하여 통풍을 치료하는 연구가 수차례 진행되었지만 약효의 지속성 문제로 한계에 봉착해 있었다. 

 

  ㅇ 요산분해효소를 투입하면 요산을 감소시킬 수 있으나, 이 효소는 체내에서 생존기간이 짧다. 최근에는 폴리에틸렌글라이콜*을 결합시켜 요산분해효소를 체내에 오래 머무르게 하는 의약품이 개발되었다. 하지만 폴리에틸렌글라이콜에 대한 면역반응 문제와 결합시 약효가 감소된다는 연구가 보고되어 새로운 해결책이 필요했다.

 

* 폴리에틸렌글라이콜(poly(ethyleneglycol)) : 에틸렌글라이콜이라는 작은 화학물질이 여러개 연결되어 만들어진 무색의 고분자  

 

 

 

 

 

(그림 1) 알부민 단백질을 요산분해효소에 결합시키는 과정을 그린 그림. 요산분해효소의 활성부위를 피해서 클릭화학 반응성을 가지고 있는 아미노산을 도입했다. 알부민 단백질의 체 내 안정성을 감소시키지 않는 위치에 요산분해효소에 도입된 클릭화학 반응기와 결합가능한 반응기를 가지고 있는 링커를 결합했다. 최종적으로 클릭화학을 이용하여 알부민을 요산분해효소의 특정위치에 결합시켰다. 

 

 

□ 연구팀은 사람의 혈액에서 얻어지는 단백질인 알부민*을 요산분해효소에 결합시켜, 요산분해효소의 효과를 기존 대비 약 7배 정도 오래 지속시키는 성과를 도출하였다.

 

* 알부민: 사람의 혈액에 풍부하게 존재하는 단백질로, 인체에 해가 없고 체내에서 오랜 시간 안정적으로 존재하는 성질을 가짐

 

  ㅇ 연구팀은 알부민을 요산분해효소와 무작위로 결합시키면 약효를 내는 중요 부위가 가려져 효과가 크게 감소하는 것을 발견했다. 

 

  ㅇ 그래서 중요 부위에만 알부민을 결합시키기 위해, 요산분해효소와 알부민 단백질의 연결고리로 클릭화학 반응성*을 가진 아미노산을 도입하였다. 효소의 중요 부위에 아미노산을 연결한 뒤 알부민 단백질을 결합시킴으로써, 선택적 결합을 가능케 하고 약효를 극대화할 수 있었다.

 

* 클릭화학 반응성 : 클릭화학 반응에 참여할 수 있는 아지도(azido) 반응기나 알카인(alkyne) 반응기  

 

 

 

(그림 2) 요산분해효소 반응속도 비교. 요소분해효소와 알부민이 결합된 요소분해효소의 요소 전환 반응속도를 요산의 농도를 바꾸어 가면서 측정하였다. 시험한 요산의 농도 범위에서는 두 종류의 요산분해효소의 반응속도의 차이가 없음을 확인하였다. 

 

(그림 3) 혈액 속에 남아있는 요산분해효소의 활성의 시간에 따른 변화. 요산분해효소와 알부민이 결합된 요산분해효소를 생쥐 꼬리에 정맥주사로 투입한 후에 시간에 따른 혈액내의 효소 활성을 측정하였다. 알부민이 결합된 요산분해효소의 활성이 체 내에서 오래 유지되는 것이 확인되었다.

 

 

□ 권인찬 교수는 “이번 연구는 통풍 등 요산 과잉으로 발생하는 질병 치료 약품의 약효 지속 시간을 늘리는 데 크게 기여할 것”이라며 “나아가 개발된 기술로 인터페론(interferon) 등 다른 단백질 의약품의 약효를 오래 지속시키는 데도 응용될 것으로 기대한다”고 밝혔다. <끝>

 

 

 

한국연구재단∙지스트 대외협력팀