보건타임즈 : 염증성 장 질환, '내시경 중에 치료' 가능

진단과 치료 동시에 하는 '올인원 물질' 개발
동물시험 후 사람의 장 환경 구현한 칩에서도 '치료 효과' 관찰
성 교수 "염증성 장 질환 극복할 단초 마련"
논문, 국제 학술지 'Bioactive materials 최신호'에 게재

[보건타임즈] 염증성 장 질환을 진단과 함께 치료를 동시에 할 수 있는 올인원 물질(논문보기)이 개발했다.

연세대 의과대학 의학공학교실 성학준(사진 左), 신영민(中), 윤효진 교수(右) 연구팀은 대장 내시경 검사를 하는 과정에서 염증성 장 질환을 발견하면 염증 치료를 바로 할 수 있는 물질을 개발했다며 29일 이같이 밝혔다.

이 연구결과를 상세하게 정리한 논문은 'Sprayable nanomicelle hydrogels and inflammatory bowel disease patient cell chips for development of intestinal lesion-specific therapy'란 주제로 생체 재료 분야 저명 국제 학술지 '바이오액티브 머티리얼스(Bioactive materials, IF 14.593) 최신호'에 게재됐다.

염증성 장 질환은 대장에 염증이 발생해 복통, 설사, 혈변을 일으키는 만성 질환이다.
원인은 정확하게 규명되지 않은 만큼 근본적인 치료 방법도 없는 실정이다.
현재는 항염증제, 소염제 투여 등 완화에 무게를 둔 치료법을 사용 중이다.
하지만 질환 부위에 약물을 직접 투약하는 것이 아니어서 효과가 떨어지는 문제가 있다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 염증 부위에 작용하는 치료 물질을 개발했다.
치료 물질은 질환 진단 시 내시경 검사를 하는 중 바로 사용할 수 있도록 편의성을 높였다.

치료제 개발을 위해선 50개 미만의 아미노산으로 이뤄진 단백질인 펩타이드와 고분자 물질인 하이드로겔을 사용했다.
펩타이드가 질환 부위를 표적으로 삼아 치료할 수 있도록 AI 딥러닝 기술로 염증 완화 메커니즘을 학습시켰다.
하이드로겔은 상온에선 고체, 체온에서는 젤 형태를 유지해 체온에 반응할 수 있도록 제작됐다.

치료제는 주사제, 스프레이제로 활용, 사용할 수 있기 때문에 외과수술을 필요로 하지 않는다는 장점을 지닌다.
치료제 효과는 염증을 유발하는 인터루킨 6, 8의 수치와 장 길이로 평가했다.
이유는 염증성 장 질환이 생기면 장의 길이가 짧아지는 것은 물론 염증 유발 물질이 대거 관찰되기 때문이다.

치료제를 장에 염증을 유발한 쥐에 투입한 결과 투약 안 한 대조군보다 장이 길어지는 것은 물론 염증을 유발하는 물질이 감소했다.
정상 쥐, 염증 유발 후 아무것도 투약하지 않은 쥐, 치료제를 투약한 쥐의 장 길이는 각각 7.8, 5.5, 7.4㎝였다.

각 실험군에서 인터루킨 6은 정상군보다 치료제를 투입하지 않은 그룹에서 약 7배, 치료제를 투약한 쥐에서 약 2.5배가 각각 높았다.
인터루킨 8은 정상군에 비해 치료제를 투입하지 않은 그룹에서 약 6배, 치료제를 투약한 그룹에서 약 4배 증가했다.

쥐 이외에 사람의 장 환경을 구현한 칩에서도 치료 효과는 관찰됐다. (그림)
연구팀은 장 환경을 재현하기 위해 염증성 장 질환 환자에서 추출한 세포를 활용했다.
다음으로 세포 칩에 치료제를 투약한 결과 인터루킨 6과 인터루킨 8은 13%, 36% 각각 감소했으며 융모 길이는 무려 167%나 늘어났다.

대장 내시경에서 염증을 발견하면 바로 사용할 수 있다는 점은 돼지 실험에서도 확인이 됐다.
실제 대장 내시경을 돼지를 대상을 실시했다.
대개 대장 내시경은 물을 분사하며 진행하며 물에 하이드로겔을 섞어 사용했다.
하루가 지난 후에 돼지 장에서 하이드로겔을 발견, 실제 검사에서 치료제를 사용할 수 있다는 것을 확인했다.

성학준 교수는 "치료제가 없는 가운데 염증성 장 질환은 만성적인 증상 발현으로 환자 삶의 질을 크게 떨어뜨리는 대표적인 질환"이라며 "진단과 치료를 동시에 하는 올인원 물질 개발을 통해 염증성 장 질환을 극복할 단초를 마련했다"고 평가했다.