박희호 교수팀,
「코로나19 사이토카인 폭풍 억제 폐 표적 나노치료제」 개발

■ 박희호 교수팀, 「코로나19 사이토카인 폭풍 억제 폐 표적 나노치료제」 개발

｜ 중증 코로나바이러스 감염증-19 치료 위한 폐 표적 나노하이브리드치료제 개발

▢ 강원대학교 문화예술·공과대학 화공생물공학부 박희호 교수, 안준홍 교수(영남대병원), 나동희 교수(중앙대학교), 김홍남 박사(한국과학기술연구원), 이재영 교수(충남대학교), 이원화 박사(한국생명공학연구원)가 주저로 참여한 공동연구팀이 중증 코로나19(COVID-19) 환자의 사이토카인 폭풍(cytokine storm)을 조절할 수 있는 폐 표적(lung-selective) 25-hydroxycholesterol 나노하이브리드치료제 물질을 개발하였다고 밝혔다.

▢ 연구팀은 이러한 연구 결과를 나노 및 재료과학 분야의 세계적인 학술지인 ‘나도투데이(Nano Today, IF=16.907, JCR 상위 5%)’ 4월 8일자 온라인판을 통해 공개했다.

▢ 논문 제목은 ‘Lung-selective 25-hydroxycholesterol nanotherapeutics as a suppressor of COVID-19-associated cytokine storm’이며, 현재 다양한 변이 코로나 바이러스 등장으로 인해 뚜렷한 백신이나 치료법이 없는 가운데 이번 연구로 중증으로 악화되거나 중증환자의 사이토카인 폭풍으로 인한 사망을 예방할 수 있는 폐 표적 나노하이브리드입자 치료제로 수립할 수 있을 것으로 기대된다.

▢ 다양한 변이 중증급성호흡기증후군 코로나바이러스 2(SARS-CoV-2)의 등장으로 인한 코로나바이러스 감염증-19(코로나19) 대유행에 대응하기 위해 새로운 치료법 개발에 전 세계적인 노력이 집중되고 있다. 코로나19의 치료를 위해, SARS-CoV-2가 ACE2 수용체를 통해 폐를 침범하고 심각한 폐렴을 유발하기 때문에, 폐 표적 및 국소화 치료전략은 엄청난 잠재력을 가지고 있다. 최근 연구에서는 코로나19와 25-hydroxycholesterol(25-HC) 감소 및 사이토카인 수치 증가와의 연관성을 보여주었다. 이러한 메카니즘은 염증성 NF-κB 및 SREBP2 매개 염증성 신호전달경로 활성화와 연관있는 급성호흡곤란 증후군(ARDS, acute respiratory distress syndrome) 및 패혈증을 유발하는 코로나19 발병에 중요한 역할을 하는 것으로 여겨진다.

▢ 본 연구에서는 패혈증 및 사이토카인 폭풍과 같은 여러 합병증을 해결하기 위해, 폐 표적 didodecyldimethylammonium bromide(DDAB)를 이용하여 25-HC 물질을 전달하여 세포 내 콜레스테롤 수치 회복 및 염증을 억제하는 신개념 나노하이브리드입자(25-HC@DDAB)를 개발하였다.

▢ 공동 연구팀은 25-HC@DDAB가 선택적으로 폐 조직에 축적되고 코로나19 환자 유래 PBMC에서 NF-κB 및 SREBP2 신호 전달 경로를 효과적으로 하향 조절 및 염증성 사이토카인 수준을 감소시킬 수 있는 150 nm 정도 크기의 나노입자를 제작하였다. 25-HC@DDAB가 콜레스테롤 수치 감소 및 사이토카인 폭풍과 같은 중증 코로나19 환자와 관련된 증상에 향후 치료제 후보로 사용될 수 있음을 확인하였다.

▢ 본 연구에서 25-HC@DDAB 나노하이브리드입자의 폐 표적을 확인하였으며, 중증 코로나 바이러스 환자샘플과 패혈증 동물모델에서 25-HC@DDAB 나노하이브리드입자를 투여하는 것이 25-HC 단독 투여보다 유의미한 차이를 보이며 염증반응, 패혈증마커 및 SREBP2 발현을 억제함으로서 사이토카인 수준을 낮춰 전신 염증을 완화하고 사망률을 낮추는 것을 확인하였다.

▢ 박희호 교수는 “이번 연구 결과는 중증 코로나19 환자가 사이토카인 폭풍으로 진행되는 것을 예방하는데 도움이 될 것으로 기대한다”며 ＂25-HC@DDAB 나노하이브리드입자 약물전달체＂가 향후 중증 코로나 바이러스 환자의 사이토카인 폭풍을 억제하여 중증으로의 진행을 예방하는 치료제 후보로써 사용될 수 있기 바란다”고 밝혔다.

▢ 한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구실（BRL）, 과학기술정보통신부·한국연구재단 개인기초연구사업 우수신진의 지원을 받아 진행됐다.

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