[뉴스스페이스=김시민 기자] 성균관대학교(총장 유지범) 약학대학 조동규 교수 연구팀은 빛을 이용한 엑소좀 기반 세포 내 치료 단백질 전달 기술을 개발했다고 13일 밝혔다. 조동규 교수와 (주)엑소스템텍(대표 조용우)이 공동으로 진행한 이번 연구는 엑소좀을 통한 CRISPR 등 치료 단백체를 생체 내에 효과적으로 전달함으로써 알츠하이머 치매 등의 질환 치료에 적용할 수 있음을 보여주었다.
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현재 임상적으로 사용되고 있는 단백질 치료제(단일클론항체, 사이토카인, 호르몬)는 모두 세포 외부에서 작용한다. 하지만 대다수의 질병들은 세포 내부에 특정 단백질/유전자의 돌연변이 혹은 이들의 기능 장애로 인해 발병되며, 이러한 질병들을 효과적으로 치료하기 위해서는 치료적 단백질을 세포 내부로 전달하는 기술이 필요하다.
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연구팀은 목적 단백질의 세포 내 전달 매개체로 엑소좀을 이용했다. 연구팀은 광 절단성 단백질인 mMaple3를 목적 단백질과 엑소좀 마커 사이에 융합시켰다. ‘목적 단백질 - mMaple3 - 엑소좀 마커’로 이루어진 융합단백질을 엑소좀 생성 세포에 과발현시켜 엑소좀을 추출한 뒤 405-nm의 빛을 조사해 mMaple3을 절단시켜 목적 단백질을 엑소좀 마커로부터 분리하였다. 연구팀은 빛을 조사한 엑소좀이 목적 단백질을 효과적으로 타겟 세포 내부로 전달한다는 사실을 확인했다.
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더 나아가 연구팀은 이 MAPLEX 시스템을 이용하여 CRISPR/Cas 기반 후성유전학 편집기를 알츠하이머 모델 마우스인 3xTg-AD와 5xFAD의 뇌에 효과적으로 전달함으로써, 아밀로이드 생산 효소인 Bace1의 발현을 감소시키고 인지기능 개선을 비롯한 치료 효과를 확인했다.
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성균관대 조동규 교수는 “바이러스 사용 없이 다양한 치료 단백질을 세포 내부로 효과적으로 전달 할 수 있는 새로운 전달 시스템을 개발한 연구”라며 “이 시스템을 이용하여 CRISPR 기반 유전자 교정 및 다양한 치료 단백질의 전달이 가능할 것이며 이를 통해 다양한 질환 치료제 개발이 가능할 것”이라고 밝혔다.
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이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업과 선도연구센터(MRC) 등의 지원으로 수행되었으며, 의학 분야 세계적 학술지인 Science Translational Medicine(IF: 15.8, JCR ranking 0.8%)에 8월 7일(미국 동부시각 기준) 발표되었다.