암을 치료하는 DNA '나노수송체' 날짜: 2022년 11월 2일 원천: 몬트리올 대학교 요약: 나노기술을 전문으로 하는 화학자들은 자연에서 영감을 얻어 치료 약물의 방출을 최적화하는 분자 수송체를 만듭니다.
Université de Montréal의 캐나다 연구원 팀은 인간 머리카락보다 20,000배 더 작고 암 및 기타 질병의 치료 방법을 개선할 수 있는 DNA로 만들어진 새로운 종류의 약물 전달체를 설계하고 검증했습니다.
Nature Communications 의 새로운 연구에서 보고된 바와 같이, 이러한 분자 수송체는 최적의 약물 농도를 전달하도록 화학적으로 프로그래밍될 수 있어 현재 방법보다 더 효율적입니다.
항상 최적의 투여량: 의학적 문제
질병을 성공적으로 치료하는 주요 방법 중 하나는 치료 전반에 걸쳐 치료 약물 용량을 제공하고 유지하는 것입니다. 차선의 치료적 노출은 효율성을 감소시키고 일반적으로 약물 내성을 유발하는 반면 과다 노출은 부작용을 증가시킵니다.
혈액 내 약물의 최적 농도를 유지하는 것은 현대 의학의 주요 과제로 남아 있습니다. 대부분의 약물은 빠르게 분해되기 때문에 환자는 규칙적인 간격으로 여러 번 복용해야 합니다. 그리고 환자마다 약동학적 특성이 다르기 때문에 혈액 내 약물 농도가 크게 다릅니다.
암 환자의 약 50%만이 특정 화학 요법 동안 최적의 약물 복용량을 얻는다는 사실을 관찰하고 UdeM Chemistry 부교수인 Alexis Vallée-Bélisle(생물에서 영감을 받은 나노 기술 전문가)는 생물학적 시스템이 생체 분자의 농도를 제어하고 유지하는 방법을 탐구하기 시작했습니다.
"우리는 살아있는 유기체가 갑상선 호르몬과 같은 핵심 분자의 정확한 농도를 유지하도록 프로그래밍된 단백질 수송체를 사용하고 이러한 수송체와 분자 사이의 상호 작용 강도가 자유 분자의 정확한 농도를 지시한다는 것을 발견했습니다"라고 그는 말했습니다. .
이 단순한 아이디어는 생명공학 및 바이오나노기술 분야의 캐나다 연구 의장을 맡고 있는 Vallé-Belisle와 그의 연구팀이 치료 중 약물의 정확한 농도를 유지하는 자연적인 효과를 모방하는 인공 약물 수송체 개발을 시작하게 했습니다.
연구의 첫 번째 저자인 UdeM 박사 과정 학생인 Arnaud Desrosiers는 처음에 두 가지 DNA 수송체를 확인하고 개발했습니다. 하나는 항말라리아제인 퀴닌을 위한 것이고 다른 하나는 유방암과 백혈병 치료에 일반적으로 사용되는 약물인 독소루비신을 위한 것입니다.
그런 다음 그는 이러한 인공 수송기가 특정 농도의 약물을 전달하고 유지하도록 쉽게 프로그래밍될 수 있음을 보여주었습니다.
"더 흥미롭게도, 우리는 이러한 나노수송체가 약물의 효과를 연장하고 치료 중 투여량을 최소화하기 위해 약물 저장소로도 사용될 수 있음을 발견했습니다."라고 Desrosiers가 말했습니다.
그는 "이러한 나노수송체의 또 다른 인상적인 특징은 약물이 가장 필요한 신체의 특정 부분으로 향할 수 있고 원칙적으로 대부분의 부작용을 줄여야 한다는 것"이라고 덧붙였다.
나노 처리된 마우스: 심장 독성 감소
이러한 나노수송체의 효과를 입증하기 위해 연구원들은 프랑스 보르도 대학의 약사인 Jeanne Leblond-Chain과 협력했습니다. UdeM의 생화학자 Luc DesGroseillers; UdeM의 병리학자인 Jérémie Berdugo; Montreal Heart Institute의 약사인 Céline Fiset; UdeM 계열 Maisonneuve-Rosemont 병원의 임상 생화학자 Vincent De Guire.
연구팀은 독소루비신용으로 개발된 새로운 약물 전달체를 사용하여 특정 약물 전달체 제형이 독소루비신이 혈액에서 유지되도록 하고 심장, 폐 및 췌장과 같은 주요 기관으로의 확산을 크게 감소시키는 것을 입증했습니다.
이 제형으로 처리된 마우스에서 독소루비신은 혈액 내에서 18배 더 오래 유지되었고 심장 독성도 감소하여 정상적인 체중 증가로 입증된 바와 같이 마우스를 더 건강하게 유지했습니다.
Vallée-Bélisle는 "우리 나노수송체의 또 다른 큰 특성은 높은 다용도성입니다."라고 말했습니다.
"현재로서는 두 가지 다른 약물에 대한 이러한 나노수송체의 작동 원리를 입증했습니다. 그러나 DNA 및 단백질 화학의 높은 프로그램 가능성 덕분에 이제 광범위한 치료 분자를 정확하게 전달하도록 이러한 수송체를 설계할 수 있습니다."
또한 그는 "추가로 이러한 수송체는 현재 다양한 속도로 약물을 전달하는 데 사용되는 인간이 디자인한 리포솜 수송체와 결합될 수 있다"고 덧붙였다.
혈액암에 대한 임상 연구?
연구자들은 이제 발견의 임상적 효율성을 검증하기 위해 열심입니다. 그들의 독소루비신 나노수송체는 혈액 순환에서 약물을 최적으로 유지하도록 프로그램되어 있기 때문에 혈액암을 치료할 수 있다고 그들은 믿습니다.
"우리는 유사한 나노수송체가 신체의 다른 특정 위치로 약물을 전달하고 종양 부위에서 약물의 존재를 최대화하기 위해 개발될 수도 있다고 생각합니다."라고 Vallée-Bélisle이 말했습니다. "이것은 약물의 효율성을 획기적으로 향상시키고 부작용을 줄일 것입니다."