순천향대는 나노화학공학과 임정균 교수 연구팀이 세포 내 미토콘드리아에 약물을 표적할 수 있는 새로운 분자 수송체를 개발해 미토콘드리아 관련 질환 치료에 새 지평을 열었다고 19일 밝혔다.

세포 내 소기관인 미토콘드리아는 생명체의 중요한 화학 에너지인 ATP를 생산해내는 세포 발전소이다. 세포 내 칼슘 항상성 유지, 세포의 산화 및 환원반응 조절, 각종 영양물질의 신진대사를 포함 광범위한 세포 기능에 중추적 역할을 한다.

미토콘드리아는 다양한 질병 치료를 위한 약물의 주요한 표적이 될 수 있는 소기관으로, 많은 과학자가 약물을 미토콘드리아에 효과적으로 전달하는 방법을 연구하고 있다. 하지만 미토콘드리아는 그 크기가 0.5~3μm로 매우 작고 세포 내에 넓게 분산돼 약물을 미토콘드리아에만 선택적으로 투입하기는 쉽지 않다.

임정균 교수 연구팀은 약물이 미토콘드리아가 아닌 세포의 핵, 효소, 기능성 단백질과 같이 다른 곳에 전달되면 부작용을 일으킬 뿐만 아니라 약물 투여량이 증가한다는 문제점에 주목했다. 연구팀은 약물을 세포 내 미토콘드리아로 정확하게 선택적으로 투입하기 위한 분자 수송체 설계를 실시, 새로운 치료 방법을 제시했다.

연구팀은 세포 내로 약물을 쉽게 넣을 수 있는 새로운 분자 수송체를 유기화학적으로 합성해 약물 전달 시스템에 널리 쓰이는 다수의 구아니디늄 작용기로 분자 수송체의 세포 내 이동성을 증가시켰다. 또 분자 수송체에 알라닌-나프탈렌 물질을 붙여서 미토콘드리아에 약물을 선택적으로 표적할 수 있도록 했다. 이후 분자 수송체에 항종양 항생제 약물을 결합했고, 그 결과 약물은 미토콘드리아에 선택적으로 전달돼 기존 단독 항암제보다 4배 이상 많은 암세포를 사멸시켰다.

이번 연구 결과는 '미토콘드리아 표적이 가능한 분자 수송체: 합성, 친유성 효과, 이온 결합체 연구(Mitochondria Targeting Molecular Transporters: Synthesis, Lipophilic Effect, and Ionic Complex)'라는 제목으로 국제학술지 Drug Delivery(IF: 6.419, 약학 분야 상위 10% 내, 2020 JCR 기준) 1월호에 실렸다.