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대장에 염증이 발생해 복통ㆍ설사ㆍ혈변 등을 일으키는 염증성 장 질환을 진단하는 내시경검사를 진행하면서 염증을 치료할 수 있는 물질이 개발됐다.
성학준ㆍ신영민ㆍ윤효진 연세대 의대 의학공학교실 교수 연구팀은 대장 내시경검사 도중 염증성 장 질환을 발견하면 염증 부위를 곧바로 치료할 수 있는 물질을 개발했다고 29일 밝혔다.
연구팀은 치료제를 개발하기 위해 50개 미만 아미노산으로 이뤄진 단백질인 펩타이드와 고분자 물질인 하이드로겔을 사용했다.
펩타이드가 질환 부위를 표적 치료할 수 있도록 인공지능(AI) 딥 러닝 기술로 염증 완화 메커니즘을 학습시켰다. 하이드로겔은 상온에서는 고체로 체온에서는 젤 형태를 유지해 체온에 반응할 수 있도록 제작됐다.
치료제 효과는 염증을 유발하는 인터루킨 6, 8의 수치와 장 길이로 평가했다.
염증성 장 질환이 발생하면 장 길이가 짧아지고 염증 유발 물질이 많이 관찰되기 때문이다.
장에 염증을 유발한 쥐에 치료제를 투입한 결과, 투입하지 않은 대조군보다 장이 길어지고 염증을 유발하는 물질이 줄었다.
정상 쥐와 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 7배, 치료제를 투약한 쥐에서 2.5배 높았다.
인터루킨 8은 정상군보다 치료제를 투입하지 않은 그룹에서 6배, 치료제를 투약한 그룹에서 4배 증가했다.
쥐 외에 사람의 장 환경을 구현한 칩에서도 치료 효과가 나타났다. 장 환경을 재현하기 위해 염증성 장 질환 환자에서 추출한 세포를 활용했다.
세포 칩에 치료제를 투약한 결과, 인터루킨 6과 8은 각각 13%, 36% 감소했다. 융모 길이는 167% 증가했다.
대장 내시경검사에서 염증을 발견하면 곧바로 사용할 수 있다는 점은 돼지 실험에서 확인했다. 실제 돼지를 대상으로 대장 내시경검사를 시행했다.
보통 대장 내시경검사를 시행할 때 물을 분사하며 검사하는데 물에 하이드로겔을 섞어 사용했다. 하루가 지난 후 돼지 장에서 하이드로겔을 발견해 실제 대장 내시경검사에서 치료제를 사용할 수 있다는 것을 확인했다.
염증성 장 질환은 원인이 정확히 규명되지 않아 근본적인 치료법은 없다. 항염증제, 소염제 투여 등 완화에 무게를 둔 치료가 이뤄지고 있다. 하지만 질환 부위에 약물을 직접 투약하는 것이 아니어서 효과가 떨어졌다.
성학준 교수는 “염증성 장 질환은 환자 삶의 질을 크게 떨어뜨리는 대표적인 질환”이라며 “진단ㆍ치료를 동시에 하는 ‘올인원’ 물질 개발을 통해 염증성 장 질환을 극복할 수 있는 단초를 마련했다”고 했다.
연구 결과는 생체 재료 분야 국제 학술지 ‘바이오액티브 머티리얼스(Bioactive materials)’ 최신 호에 실렸다.
왼쪽부터 성학준, 신영민, 윤효진 교수
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