박희호 교수팀, 「중증 코로나19 환자 사이토카인 폭풍 억제 나노치료제」 개발

■ 박희호 교수팀, 「중증 코로나19 환자 사이토카인 폭풍 억제 나노치료제」 개발

｜ 코로나19 감염에 의한 중증 환자의 사이토카인 폭풍 치료후보물질 발굴

강원대학교 문화예술·공과대학 화학생물공학부 박희호 교수가 참여한 국내 연구팀이 코로나19 감염에 의한 중증 코로나19 환자들의 사이토카인 폭풍을 억제할 수 있는 나노치료제를 개발했다.

박희호 교수는 한국과학기술연구원 김홍남 박사, 한국생명공학연구원 이원화 박사와 공동 연구를 통해 중증 코로나 환자의 과도한 염증 반응을 개선할 수 있는 새로운 나노치료제를 제작하고 그 효능을 검증했다.

연구팀은 이러한 연구 결과를 첨단 소재 분야의 세계적인 학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials, IF=16.836, JCR 상위 5%)’ 9월 16일자(미국 현지시간) 온라인판을 통해 공개했다.

논문 제목은 ‘Ferritin Nanocage-Based Methyltransferase SETD6 for COVID-19 Therapy(코로나19 치료를 위한 페리틴 나노입자 기반 메틸 전달효소 SETD6’이며, 최근 전세계적으로 코로나바이러스가 재확산되는 가운데 이번 연구로 코로나19 감염에 의한 중증 환자에서 발생하는 사이토카인 폭풍 치료전략으로 수립할 수 있을 것으로 기대된다.

코로나19는 새로운 유형의 베타코로나바이러스(beta-coronavirus) 감염에 의한 호흡기 증후군이다. Coronaviridae에 속하는 RNA 바이러스이며, 현재까지는 비말(침방울), 접촉을 통해 전파하는 것으로 알려져 있다. SARS-CoV-2 바이러스는 이전 베타코로나바이러스(SARS-CoV, MERS-CoV)와 달리 높은 돌연변이율 및 강력한 전파력으로 높은 감염율을 가지고 있다. 코로나19에 감염되면 약 1~14일(평균 4~7일)의 잠복기를 거친 뒤 발열 및 기침이나 호흡곤란 등 호흡기 증상, 폐렴이 주증상으로 나타나며, 65세 이상의 중증 코로나19 환자에서는 사이토카인 폭풍에 의해 급성호흡부전증, 패혈증으로 진행되어 사망에 이르게 된다.

특히, 연구팀은 중증 코로나19 환자의 혈액 내 말초 혈액 단핵세포 (peripheral blood mononuclear cell, PBMC)에서 사이토카인 폭풍을 일으키는 핵전사인자인 NF-kB(앤에프-카파비)의 310번째 아미노산인 라이신의 메틸화 감소를 확인하였으며, 또한 핵 내 활성을 조절할 수 있는 메틸전달효소인 SETD6의 발현량이 감소되어 있다는 것을 확인했다. NF-kB의 310번째 라이신에 메틸화 및 NF-kB의 활성 억제 시킬 수 있는 SETD6 펩티드 도메인을 이용하여 핵 내 전달할 수 있는 페리틴 기반 나노약물전달체(TAT-NBD-Ferritin-SETD6, TFS)를 제작하고 효능을 검증했다.

연구팀은 페리틴 기반 나노약물전달체(TFS)를 처리한 코로나19 환자 혈액 내 말초 혈액 단핵세포 (peripheral blood mononuclear cell, PBMC)에서 염증성 전사인자인 NF-kB의 핵 내 활성을 감소시켰으며, cytokine의 생성을 억제하는 효과를 확인함으로써 페리틴 기반 나노약물전달체(TFS)가 향후 코로나19 치료제 후보로 사용될 수 있음을 확인하였다.

박희호 교수는 “현재까지 코로나19 백신, 그리고 치료제가 개발되지 않은 상황에서 이번 연구로 만들어진 나노약물전달체를 토대로 향후 추가적인 실험과 임상시험을 거치면 사이토카인 억제 및 패혈증 치료제 개발이 가능할 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 강원대학교 박희호 교수, 한국과학기술연구원 김홍남 박사, 한국생명공학연구원 임원희 박사, 영남대학교병원 장종걸 교수, 경북대학교 배종섭 교수, 한국생명공학연구원 이원화 박사 공동연구를 통해 진행됐으며, 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구실의 지원을 받아 진행됐다.