Ezs 과학문명/치료의 theory

Ezs 오진수 2020. 7. 6. 14:05

 

방사선 피폭 때 생기는 활성산소 제거 나노입자 그림 [IBS 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 방사선 피폭으로부터 인체를 보호할 수 있는 나노입자가 개발됐다.

기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단 현택환 단장(서울대 석좌교수)과 서울대 치의대 박경표 교수 연구팀은 방사선을 쬘때 생성되는 다량의 활성산소를 제거할 수 있는 나노입자를 개발했다고 6일 밝혔다.

항암 치료·진단 분야에서 방사선 이용이 증가하면서 세계적으로 피폭 부작용을 줄일 수 있는 약제에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

방사선을 쬐면 인체 내 물 분자가 수 밀리초(ms·1천분의 1초) 내에 분해되며 다량의 활성산소가 발생한다.

활성산소는 세포에 손상을 일으키며, 최악의 경우 죽음에 이르게 할 수 있어 방사선 분해로 생기는 활성산소를 빠르게 제거하는 것이 중요하다.

현재 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받은 방사선 보호제는 아미포스틴이 유일하다.

하지만 아미포스틴은 전신이 아닌 타액선(침샘)의 손상만 제한적으로 막을 수 있고, 독성 때문에 부작용 우려도 있다.

연구팀은 활성산소를 제거할 수 있는 나노입자에 주목해 방사선 보호제를 개발했다.

합성된 나노입자의 전신 보호 효과 모식도 [IBS 제공. 재판매 및 DB 금지]

세륨산화물과 망간산화물 나노입자는 패혈증·파킨슨병·알츠하이머 등 활성산소 관련 질병 치료에 효과가 있는 것으로 알려져 있지만, 다량 투여하면 독성을 유발할 수 있다.

연구팀은 나노입자의 구조를 제어해 적은 양으로도 활성산소 제거 능력을 높이는 데 성공했다.

세륨산화물 나노입자 위에 망간산화물 나노입자를 증착시킨 형태의 나노입자를 만들어, 두 나노입자의 격자 차이를 이용해 표면에 활성산소를 흡착시키는 에너지를 최적화했다.

이렇게 합성된 세륨-망간산화물 나노입자는 기존 세륨산화물 나노입자보다 항산화 성능이 최대 5배 이상 높아졌다.

연구진이 나노입자를 인간의 소장 '오가노이드'(organoid·줄기세포를 배양해 만든 유사 장기)에 적용해 분석한 결과 방사선으로 인한 DNA 손상, 세포 자살, 스트레스 등 부작용이 획기적으로 개선된 것으로 나타났다.

합성된 나노입자의 방사선 보호 효과 [IBS 제공. 재판매 및 DB 금지]

치사율 100%의 고선량 방사선에 노출된 실험 쥐에 아미포스틴 권장 투약량 360분의 1에 해당하는 매우 적은 양의 나노입자를 투여했음에도 아미포스틴을 투여했을 때보다 생존율이 3.3배 높은 것으로 나타났다.

현택환 단장은 "방사선의 의학적 활용은 물론 원자력발전소 사고로 인한 피폭 방제에도 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머터리얼스'(Advanced Materials) 지난2020년 6월 11일 자 온라인판에 실렸으며, 8월호 표지논문으로 게재될 예정이다.

jyoung@yna.co.kr

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Ezs 지식탐구/Ezs 論文

Ezs 오진수 2020. 7. 6. 13:59

 

 

국내연구진이 지적장애 및 뇌전증을 유발하는 유전자의 뇌기능을 구체적으로 규명했다. [헤럴드경제DB]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국뇌연구원은 이계주 연구그룹장과 고려대 한기훈 교수‧서울대 최세영 교수 공동연구팀이 마우스 모델을 활용해 지적장애와 뇌전증을 유발하는 것으로 알려진 ‘CYFIP2’ 유전자의 뇌기능을 구체적으로 규명했다고 6일 밝혔다.

지능 발달의 장애로 학습과 일상생활의 어려움을 겪는 지적장애와 의식 소실, 발작 등이 동반되는 뇌전증(간질)은 뇌기능 이상으로 초래되는 대표적 질환이다. 현재까지 지적장애 및 뇌전증 발병과 관련된 다수의 유전자 변이가 보고되었으나, 이들이 뇌기능 이상을 초래하는 구체적 기전이 규명된 경우는 많지 않다.

연구팀은 환자 유전체 분석에서 CYFIP2 유전자의 변이가 지적장애 및 뇌전증과 반복적으로 연관된다는 해외 연구사례에 주목했다. CYFIP2의 발현이 감소된 마우스 모델을 제작하고 기억, 의사결정, 공감능력, 감정조절 등과 관련 있는 뇌 내측전두엽피질 영역에서 나타나는 변화를 분석한 결과, 다양한 신경세포 중 제5층 신경세포에서 선택적으로 변화가 있음을 발견했다.

CYFIP2의 발현이 감소된 마우스의 제5층 신경세포는 정상 마우스의 신경세포에 비해 시냅스의 크기가 커져 있었으며, 신경세포의 흥분성이 과도하게 증가돼 있었다. 신경세포의 흥분성 증가는 뇌전증의 주된 원인 중 하나로 알려져 있는데, 실제로 CYFIP2의 발현이 감소된 마우스는 뇌전증 증상을 유발하는 약물에 훨씬 민감하게 반응했다.

또한 리튬 약물이 양극성장애(조울증) 및 X염색체에 존재하는 유전자 이상으로 생기는 지적장애 질환인 취약X증후군 등의 뇌질환 증상을 개선한 점에 주목, CYFIP2의 발현이 감소된 마우스에서도 리튬의 효과를 확인해보았다.

그 결과 내측전두엽피질 제5층 신경세포에서 과도하게 증가됐던 흥분성뿐만 아니라, 뇌전증 유발 약물에 대한 민감성과 행동학적 이상 등이 모두 정상 수준으로 회복됨을 발견했다.

이러한 연구결과는 CYFIP2 유전자의 뇌기능을 구체적으로 규명함과 동시에, CYFIP2 유전자 변이에 의해 초래되는 지적장애 및 뇌전증 증상의 치료법 개발에도 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

이번 연구성과는 임상신경학‧신경과학분야 국제학술지 ‘신경학연보’ 6월 20일자 온라인판에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com

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