박희호 교수팀, 「코로나19 과염증 반응 조절 진세노사이드치료제」 개발

■ 박희호 교수팀, 「코로나19 과염증 반응 조절 진세노사이드치료제」 개발

｜ 중증 코로나바이러스 감염증-19 치료 위한 알부민-진세노사이드 나노입자 개발

강원대학교 문화예술·공과대학 화공생물공학부 박희호 교수, 배종섭 교수(경북대학교), 송규용 교수(충남대학교), 이재영 교수(충남대학교), 김홍남 박사(한국과학기술연구원), 이원화 박사(한국생명공학연구원)가 주저로 참여한 공동연구팀이 중증 코로나19(COVID-19) 환자의 과염증 반응(hyperinflammatory response)을 조절할 수 있는 PEGylated 알부민-진세노사이드 나노입자 물질을 개발하였다고 밝혔다.

연구팀은 이러한 연구 결과를 첨단 생체재료 분야의 세계적인 학술지인 ‘바이오머티리얼즈(Biomaterials, IF=10.317, JCR 상위 3%)’ 4월 14일자 온라인판을 통해 공개했다.

논문 제목은 ‘PEGylated nanoparticle albumin-bound steroidal ginsenoside derivatives ameliorate SARS-CoV-2-mediated hyper-inflammatory responses’이며, 현재 다양한 변이 코로나 바이러스 등장으로 인해 뚜렷한 백신이나 치료법이 없는 가운데 이번 연구로 중증으로 악화되거나 중증환자의 과염증 반응으로 인한 사망을 예방할 수 있는 생체재료 기반 나노입자 치료제로 수립할 수 있을 것으로 기대된다.

중증 코로나 환자는 급성 호흡곤란 증후군의 증상을 보이고, 특히 폐 조직이 심하게 손상된다. 이에 대응해 호중구와 같은 다양한 혈액내 면역세포들이 바이러스 감염으로부터 숙주를 보호하기 위해 면역반응을 보이지만, 지나치면 오히려 독이 되어 정상세포를 공격하게 된다. 이러한 호중구의 비정상적인 활성화로 인해 과염증반응으로 세포가 사멸되는 과정을 NETosis (neutrophil extracellular trap formation)라고 한다. NETosis 현상은 호중구가 염색질과 과립 단백질로 구성된 망상구조를 형성하여 정상세포를 공격하면서 신체 내 과도한 염증 반응을 유발하여 세포를 사멸시킴으로써 급성 호흡기 증후군 및 패혈증 등 여러 합병증을 유발한다. 최근 연구 결과에 따르면 SARS-CoV-2 감염으로 알부민 수치 감소, NETosis 증가, 혈액 응고 및 사이토카인 증가와 관련이 있다고 보고가 되었다.

본 연구에서는 패혈증과 같은 여러 합병증을 유발하는 NETosis를 억제할 수 있는 홍삼 유래 진세노사이드를 전달하기 위해, 생체적합 PEGylated 알부민을 이용하여 진세노사이드를 서방형 방출할 수 있는 신개념 나노입자를 개발하였다.

공동 연구팀은 PEGylated nanoparticle albumin-bound (PNAB)의 우수한 생체적합성 및 체내에서 장시간 순환 가능한 나노입자을 제작하였으며, NETosis를 억제할 수 있는 희귀 흑삼 사포닌(rare black ginseng saponin) 유래 진세노사이드(Rg6, Rgx365)를 나노입자 표면에 접착시켜 혈중에서 장시간 치료효과를 보일 수 있는 50 nm 정도 크기의 나노입자(PNAB-Rg6, PNAB-Rgx365)를 제작하였다.

본 연구에서 PNAB-Rg6 및 PNAB-Rgx365 나노입자의 서방형 방출(controlled release)을 확인하였다. 또한, 중증 코로나 바이러스 환자샘플과 패혈증 동물모델에서 PNAB-Rg6 및 PNAB-Rgx365 나노입자를 투여하는 것이 PNAB 단독 투여보다 유의미한 차이를 보이며 Histone H4, NETosis 관련 인자들 및 SREBP 매개 염증을 억제함으로서 과염증 반응을 낮춰 전신 염증을 완화하고 사망률을 낮추는 것을 확인하였다. 그리고 제작한 혈관 모델에서도 혈전 형성과 혈관 염증을 억제하는 데 효과적임을 확인했다.

박희호 교수는 “이번 연구 결과는 중증 코로나19 환자가 과염증으로 진행되는 것을 예방하는데 도움이 될 것으로 기대한다”며 ＂PNAB-Rg6 및 PNAB-Rgx365 나노입자 나노약물전달체＂가 향후 중증 코로나 바이러스 환자의 NETosis 및 사이토카인을 억제하여 중증으로의 진행을 예방하는 치료제 후보로써 사용될 수 있기 바란다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구실（BRL）의 지원을 받아 진행됐다.

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