차세대 약물 전달체로 꼽히나 큰 분자 약물을 넣기 어려웠던 엑소좀에 10분 내로 큰 분자를 빠르게 담을 수 있는 기술이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 생체분자인식연구센터 김호준 선임연구원, 뇌융합연구단 김홍남 책임연구원 공동연구팀이 단순히 섞기만 해도 분자량이 큰 거대분자를 엑소좀에 빠르게 담을 수 있는 새로운 약물 탑재기술을 개발했다고 밝혔다.

엑소좀은 세포 간 신호 전달을 담당하는 생체유래 물질로 약물을 특정 세포에 전달하는 데 강점을 지니지만, 콜레스테롤을 포함한 촘촘하고 질긴 막 구조로 되어 있어 메신저 리보핵산(mRNA)이나 단백질 같은 거대분자 약물을 내부에 넣기 어려운 문제가 있었다.

이를 극복하기 위해 전기충격이나 화학 처리를 사용했지만, 이 과정에서 약물과 엑소좀이 손상되고 전달 효율도 낮은 문제가 있었다.

연구팀은 세포막과 비슷한 성질을 지녀 엑소좀과 융합할 수 있는 '큐보좀'이라는 지질 나노입자를 활용하는 기술을 개발했다.

큐보좀에 mRNA와 같은 거대분자를 담은 후 상온에서 10분만 두기만 해도 엑소좀에 큐보좀이 융합하며 엑소좀 내부로 거대분자가 들어가게 한 것이다.

분석 결과 mRNA의 98% 이상이 엑소좀 내부에 담기면서도 엑소좀의 구조와 생체 기능이 그대로 유지되는 것으로 나타났다.

이렇게 만든 엑소좀은 인체 내 약물 전달이 어려운 조직인 뇌혈관장벽을 성공적으로 통과하는 것으로 나타났다.

특히 엑소좀이 본래 유래 세포로 돌아가는 '호밍'(homing) 특성이 확인돼 질환 부위에 정확히 약물을 전달할 수 있는 것으로도 나타났다.

연구팀은 이 기술이 장비나 복잡한 처리 없이 간단한 공정으로도 실제 임상 환경에서도 쉽게 활용할 수 있어 난치성 질환의 정밀 치료제 개발에 응용할 수 있을 것으로 기대했다.

김 선임연구원은 "엑소좀과 약물을 의료 현장에서 손쉽게 조합하여 치료제로 사용할 수 있는 기술로, 환자 맞춤형 치료제 실현에 큰 의미가 있다"고 말했다.

연구 결과는 지난 5월 23일 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 실렸다.