< 나노복합체가 아밀로이드 플라크 형성을 억제하는 과정 ⓒKBSI >

[한국기술뉴스] 한국기초과학지원연구원 (KBSI) 소재분석연구부 강현오 박사 연구팀은 KAIST 신소재공학과 박찬범 교수 연구팀과 공동연구로 치매 원인으로 알려진 아밀로이드 플라크 형성을 억제하는 나노복합체를 개발했다.

아밀로이드 플라크가 뇌 안에 축적되는 과정에서 신경독성이 야기되고 뇌 신경세포 신호전달 시스템이 파괴돼 치매가 발생하는 것으로 알려져 있다. 

연구팀은 치매 유전자들을 동시에 갖고 있는 치매 동물모델(5xFAD)로 실험을 진행했다. 뇌 한쪽에 나노복합체 용액을 주사하고 뇌 속 깊은 곳까지 도달할 만큼 투과력 높은 붉은 빛(파장 617nm)을 2시간 동안 조사했다.  빛으로 활성화된 나노복합체는 활성산소를 발생시켜 아밀로이드 플라크를 잘게 쪼개고 아밀로이드 플라크 재응집 및 새로운 형성을 억제했다.

개발된 나노복합체는 5nm(나노미터) 이하의 크기로 공 모양 핵에 핵산가닥을 결합시킨 형태이다. 나노복합체 핵은 탄소가 주성분으로 ‘탄소점(Carbon dot)’이라고 불린다. 인체독성이 낮은 특징이 있다. 핵에 붙은 ‘압타머(Aptamer)’라는 핵산가닥은 베타 아밀로이드 단백질을 만나면 강하게 달라붙는 역할을 한다. 

연구팀이 개발한 나노복합체는 살아있는 실험쥐 뇌의 복잡한 신경생리학적인 환경 속에서도 효능이 있음을 확인했기 때문에 향후 치매 치료제 개발에의 적용이 용이하다. 또한, 붉은 빛을 받을 때만 활성화되기 때문에 필요 시간 동안 특정한 위치에 빛을 조사하여 아밀로이드 플라크 형성을 억제 수 있다.

강현오 박사는 “뇌신경 관련 치료제 개발에 있어, 외부 물질로부터 뇌신경세포들을 보호하는 뇌혈관장벽을 치료제가 통과할 수 있는지가 관건”이라며 “이번에 개발된 나노복합체는 탄소를 기반으로 하여 뇌혈관장벽을 통과할 가능성이 높아, 알츠하이머성 치매를 치료할 수 있는 새로운 나노복합체로 이어질 것으로 기대하고 있다”고 밝혔다. 

신형식 원장은 “우리나라는 매우 빠른 속도로 고령사회에 진입하였고, 필연적으로 증가하는 노화 관련 질병에 대한 국가적 대응이 필요하다”며 “KBSI는 과학기술 기반 대응체제를 구축하기 위해 지난해 고령동물생육시설을 포함하는 KBSI 노화연구시설을 준공하였으며 이러한 인프라를 적극 활용함과 동시에 KBSI의 주요사업인 생물재난 분석기술 개발 사업을 통해 노화 관련 후속연구를 이어갈 것”이라고 밝혔다. 

연구결과는 나노분야 국제학술지 ACS Nano誌(논문명: Photomodulating Carbon Dots for Spatiotemporal Suppression of Alzheimer’s β-Amyloid Aggregation)에 게재됐다.