[학생 인터뷰] 정문경 박사 후 과정 연구원, 류마티스 관절염 치료용 다공성 실리콘 입자 기반 약물 전달 시스템 개발

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<류마티스 관절염 차료용 다공성 실리콘 입자 기반 약문 전달 시스템>

Q1. 안녕하세요, 먼저 자기소개 부탁드립니다.

안녕하세요? 바이오및뇌공학과 박지호교수님 연구실에서 포닥으로 있는 정문경입니다.

Q2. 이번에 ACS Nano지에 새로운 연구 결과를 발표하셨는데요. 발표하신 연구에 대해 간단하게 소개해주실 수 있으실까요?

네. 이번에 ACS NANO에 발표한 연구는 “Porous silicon-based nanomedicine for simulataneous management of joint inflammation and bone erosion in rheumatoid arthritis”라는 제목으로, 류마티스 관절염의 치료를 위해서 다공성 실리콘 입자 기반의 약물 전달 시스템을 개발하고 치료효과를 확인한 연구입니다. 류마티스 관절염은 전신성 자가면역질환 중 하나로 특히 관절부위에 심한 염증이 동반되며, 주변의 뼈, 연골 조직의 부식을 일으키는 질병입니다. 치료에 있어서 disease modifying anti-rheumatic drug (DMARD)들이 임상치료에 사용되고 있지만, methotrexate와 같은 synthetic DMARD와 항체기반의 biological DMARD 모두 전신 투여되기 때문에 염증 관절부위를 제외한 다양한 장기에서 독성이 나타나, 관절 특이적 약물방출이 필요합니다. 또한, DMARD들은 질병 process와 별개로, 질병의 가장 큰 조직손상인 뼈 조직의 부식을 돌이키지 못해 이를 함께 modulation할 수 있는 치료제 개발이 필요합니다.

저희는 다공성 실리콘 입자를 나노크기의 입자로 제작하고, calcium silicate surface chemistry를 활용하여 methotrexate약물을 입자의 pore 구조에 trapping하여 약물을 전달하는 시스템을 개발하였습니다. 이렇게 약물을 탑재한 다공성 실리콘 입자는 염증 조직 주변의 신생혈관의 leaky한 특성을 활용하여 염증관절로 약물 전달을 증대시켰고, 이후 염증 조직의 낮은 pH환경으로 인하여 calcium silicate가 빠르게 녹는 특성을 활용해 약물을 관절 조직 내에서 방출할 수 있도록 조절하였습니다. 덧붙여, 다공성 실리콘 입자 자체가 체내에서 분해되면서 생성되는 orthosilicic acid 및 calcium ion이 뼈 조직 재생을 촉진시키고, 자가면역성 T 세포의 분열을 억제하는 등의 효과를 새롭게 확인하여 결과적으로 좋은 질병 치료효과 및 뼈 조직 재생가능성을 확인할 수 있었습니다.

Q3. 개발하신 다공성 실리콘 입자 치료제가 다른 나노입자 치료제와 비교해 어떤 장점을 갖는지 설명해주실 수 있나요? 이를테면 기존의 발견들과는 다른 독특한 특징이 있다든지, 어떤 분야와 접목시켜 활용할 수 있다든지 말입니다.

아무래도 지금까지 보도된 류마티스관절염 치료와 관련한 연구들을 살펴보면, 치료제로 나노입자가 활용될 때, 약물의 특이적 전달 및 방출 조절의 목적으로만 개발이 되었습니다. 하지만, 저희 연구에서는, 입자 자체의 구성성분이 질병과 조직 재생의 치료제로서의 역할을 할 수 있다는 것을 보여주었기 때문에 질병과 조직을 동시에 modulation 할 수 있어 의미가 크다고 생각됩니다.

개발한 다공성 실리콘 입자 기반 약물전달시스템은, pore 크기를 쉽게 조절하여 다양한 크기의 약물탑재로 응용할 수 있고, 염증성 질병이나, 뼈 조직 손상이 있는 질병 들에도 적용하기 좋을 것이라고 생각합니다.

Q4. 자세한 설명 감사드립니다. 혹시 개인적으로 더 연구하고 싶은 주제나 분야가 있으신지요?

네. 개인적으로는 류마티스 관절염처럼 난치병 질환의 치료제 개발에 욕심이 있습니다. 그래서, 요즘은 난치성 암 치료를 위한 세포의 직접적 및 간접적 면역공학을 연구 중입니다. 혹시 기회가 있다면, 세포의 면역공학을 통하여 류마티스 관절염을 치료하는 연구도 진행해보고 싶습니다. 감사합니다.