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한양대학교 이동윤 생명공학과 교수팀이 금 나노입자 기반의 나노자임(Nanozyme, 체내에서 효소 역할을 하는 나노물질)을 활용하여 염증성 장 질환에서 다중 위험신호를 효과적으로 조절할 수 있는 새로운 치료 방법을 개발했다고 밝혔다. 본 연구결과는 세계적으로 권위있는 저널인 생체재료분야 및 의공학 분야 국제학술지 'Small, (IF=15.153)'에 게재됐다.

최근 서구화된 식습관, 유전 및 여러 환경요인으로 염증성 장 질환 환자가 늘고 있지만 효과적인 치료제 개발은 여전히 미흡한 상황이다. 장 염증반응의 결과 oxidative stress 수치가 상승하게 되고, 이는 연속적인 반응을 통해서 excessive ROS 발생한다. 이 과정으로 uncontrolled cell death가 발생되어 세포 내 Damage-associated molecular pattern (DAMP) (예: HMGB1, S100, Heak shock protein) 분자들이 세포 밖으로 방출되어, 면역세포(activated immune cells: 주로 macrophage, monocytes 및 일부 NK cell, DCs, neutrophils)의 수용체와 결합하여 면역/염증반응을 촉발하게 된다. 체내 항산화 효소의 양은 제한적이기 때문에, 우리 몸에 염증반응이 발생했을 때 그 원인이 되는 활성산소를 모두 처리하는 데에는 한계가 있다. 금 나노입자 기반 나노자임은 외부 표면적을 극대화시키는 특성을 갖고있어 염증성 손상 치료에 유용하다. 하지만 기존 금 나노자임은 과산화효소 유사 활성(Peroxidase-mimick activity)으로 인해 다른 활성산소를 발생시킬 수 있다는 단점이 있다.

이동윤 교수팀이 개발한 금 나노입자 기반 나노자임인 아우로자임(Aurozyme)은 염증 부위에서 발생하는 다양한 종류의 활성산소를 제거하는 능력을 갖추고 있다. 아우로자임은 표면이 고분자 화합물로 코팅되어 장 점막에 흡착된 후 활성산소를 유익한 물 및 산소 분자로 변환할 수 있다. 염증성 장 질환 미세환경 모방 모델에서의 항염증 효과를 평가한 결과 염증 세포의 사이토카인(cytokine)을 성공적으로 억제하며 100배 향상 된 염증 제어 효과를 보였다. 또한, 급성 장 염증을 유발한 쥐를 대상으로 한 실험에서, 손상된 장의 활성산소를 억제하고 염증 세포 동원을 감소시켜 효과적으로 장 조직의 재생을 촉진함으로써 장내 미생물 균형을 복구시키는 결과를 확인하였다.

이번 연구는 류마티즈 염증 질환, 급성폐손상, 피부질환 등 염증활성을 제어해야하는 급성염증성 등 치료에 다각화하여 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

(관련웹사이트: https://doi.org/10.1002/smll.202302331)