서울대병원, 외상성 뇌손상 치료용 나노입자 개발해

세리아 나노입자 기반 CX201, 외상성 뇌손상 이후 신경학적 회복 속도 높이는 것을 확인해 정재영 기자l승인2022.09.16l수정2022.09.16 16:43

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▲ CX201 모식도 및 실험 디자인

직접적인 치료법이 없는 외상성 뇌손상을 치료할 수 있는 가능성이 제시됐다. 

최근 서울대병원에서 외상성 뇌손상 치료용 나노자임 물질을 개발됐는데, 이를 활용하면 강력한 항산화 효과를 통해 외상성 뇌 손상으로부터 뇌를 보호하는 새로운 치료제를 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

▲ (사진 왼쪽부터) 신경과 이승훈 교수, 강동완 전임의

서울대병원은 신경과 이승훈(강동완 전임의) 교수팀이 독자 개발한 세리아 나노자임 기반의 ‘CX201’을 외상성 뇌손상 동물 모델에 투여해 이차 뇌손상을 효율적으로 줄일 수 있다는 사실을 확인했다고 16일 밝혔다.

두부 외상 이후의 뇌손상은 물리적 충격으로 인한 신경 손상인 일차성 손상과 그 이후의 세포독성, 산화스트레스, 염증반응 등에 의한 이차성 손상으로 나뉜다.

외상성 뇌 손상 치료 분야는 수술 외 지혈이나 뇌압 관리와 같은 보존적인 치료뿐이며 손상 기전을 직접 목표로 한 치료제는 아직 승인된 바 없다.

특히 이차성 손상 기전 중 활성산소에 의한 산화스트레스(체내 활성산소가 많아져 생체 산화 균형이 무너진 상태)는 염증반응에 중요한 역할을 한다. 

따라서 뇌손상 직후 폭발적으로 생성되는 활성산소를 감소시키면 염증 반응 및 추가적인 뇌손상을 막을 수 있다.

이에 연구팀은 강력한 활성산소 제거 효과로 뇌손상을 줄이는 초소형 산화세륨 나노입자인 'CX201'을 개발했다.

폴리머 코팅 기술이 적용된 이 입자는 생체 투여가 가능하도록 독성 용매가 없는 수용액 상태에서 합성됐으며, CX201은 수용액 상에서 직경 약 6.49㎚의 잘 분산된 상태로 존재한다. 

▲ CX201 투여군 및 대조군 신경학적 중증도 점수(mNSS) 비교

연구팀은 뇌손상을 유발한 쥐를 대상으로 CX201의 효능을 확인하기 위해 CX201 투여군과 대조군(생리식염수 투여군)으로 나눠 실제 임상시험을 모사한 이중 눈가림 동물 연구 실험을 진행했는데, 그 결과 투여 후 3일차부터 CX201 투여군의 신경학적 중등도 점수(mNSS)가 대조군보다 유의하게 낮아지기 시작했고 14일차까지 낮은 점수가 유지됐다. 

▲ CX201 투여군 및 대조군 하위 항목 - 왼쪽부터 자세, 걷기, 균형잡기

특히 CX201 투여군은 자세, 걷기, 균형 등의 운동 기능과 관련된 점수에서 대조군에 비해 우월한 결과를 보였는데, 이러한 결과는 CX201의 정맥 투여가 뇌 손상을 유발한 동물 모델의 신경학적 회복 속도를 높여주는 것을 의미한다.

▲ CX201의 뇌 조직 염증 억제 효과

연구팀은 행동신경학적 회복 속도와 함께 CX201의 뇌 조직 염증 억제 및 활성 산소 제거 효과도 함께 확인했는데, CX201 투여군은 병변 주변부에서 대식세포, 미세아교세포, 호중구와 같은 염증 세포의 침윤과 신경세포 사멸이 대조군에 비해 확연히 감소했다.

▲ CX201 투여군 및 대조군 뇌 조직 지질과산화 지표 비교

또한 외상성 뇌손상 유도 후 72시간 후 산화스트레스의 지표인 말론디알데히드(MDA) 수치가 CX201 투여군에서 감소한 것이 확인됐는데, 이는 CX201이 손상된 뇌조직에서 직접 활성산소를 제거함으로써 염증 반응 및 신경세포 사멸을 억제할 수 있는 능력을 가지고 있음을 의미한다.

이번 연구결과는 산화스트레스를 억제하는 CX201을 기반으로 외상성 뇌손상으로부터 뇌를 보호하는 새로운 치료제가 개발될 수 있는 가능성을 보여줬다.

이승훈 교수는 "세리아 나노자임은 지주막하출혈, 뇌경색, 뇌출혈, 패혈증 등 중증 급성 염증 질환에서 치료 효과를 보여왔다"라며, "이번 연구를 통해 외상성 뇌손상 분야에서도 세리아 나노자임의 효과를 확인할 수 있었다"라고 말했다. 

이어 "외상성 뇌 손상이 미충족 수요가 큰 분야인 만큼 CX201이 향후 후보 약물로 개발될 가치가 높다"라고 덧붙였다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '나노메디슨(Nanomedicine: Nanotechnology Biology and Medicine)' 최근호에 게재됐다.


정재영 기자  medical_hub@hanmail.net
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