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폴리에틸렌 글리콜 (PEG)과 같은 생체 적합한 고분자를 단백질 약물에 결합시키면 혈액에서의 이들 치료용 단백질의 수명을 연장시킬 수 있다. 이런 중합체 중 상당수는, 체외에서 단백질 약물을 안정화시키지 못한다. 단백질 의약품은 저장 및 운송 중에도 신중하게 취급할 필요가 있기 때문이다. 그렇지 않으면, 단백질 약물이 비활성되면서, 결과적으로 환자의 생명을 위협할 수도 있다. 따라서 단백질약물을 체내 뿐 아니라, 체외에서도 안정화 시킬 수 있는 고분자 개발이 시급했었다. 미국 과학자들은 주입 전후에 단백질 약물을 안정화 시킬 수있는 고분자를 개발했다고 보고했다. 인슐린이 부착되었을 때, 곁가지 사슬에 이당류 트레할로즈(trehalose)이 포함된 글리코 폴리머(glycopolymer)를 이용하는 방법인데, 독성 효과가 없고, 생쥐 내에서의 단백질 수명을 연장시키는 효과를 나타냈다는 것을 연구팀은 확인했다. 또한 글리코 폴리머는 취급 및 운송 도중에 발생할 수 있는 열과 기계적인 스트레스에 노출되어도 인슐린 응고를 방지했다 (Bioconjugate Chem. 2017, DOI : 10.1021 / acs.bioconjchem.6b00659). 이번 연구를 주도한 로스앤젤레스 캘리포니아 대학(University of California, Los Angeles)의 Heather D. Maynard박사팀은 이미 트레할로스 글리코 폴리머가 열 및 동결 건조로부터 리소자임(lysozyme) 및 다른 효소를 보호 할 수 있음을 발견했다고 말했다. 이번 연구에서, 연구팀은 체내와 체외에서 단백질 약물을 안정화시키는 글리코 폴리머의 능력을 테스트하고자 했다. 이번 연구는 당뇨병 환자의 혈당을 조절하는데 널리 사용되는 인슐린에 연구진은 초점을 맞춘 것이다. 연구진은 글리코 폴리머과 인슐린을 단순히 섞어줘도, 인슐린을 열과 기계적 스트레스 및 응집로부터 보호한다는 사실을 발견한 후에, 연구팀은 인슐린 - 글리코 폴리머 복합체를 만들었다. 두 개의 글리코 폴리머를 단백질 내에 서로 다른 위치에 연결했다. 접합체는 인슐린-글리코 폴리머 혼합체와 유사하게, 가열 및 교반 시험에 노출되었을 때도 안정한 것으로 밝혀졌다. 생쥐에서 주입한 결과, 인슐린-글리코 폴리머 접합체는 생체 내 인슐린의 수명을 늘린다고 알려진 인슐린-PEG 접합체처럼, 거의 동일한 수명을 보였다. 인슐린-글리코 폴리머 접합체는 생쥐에서 혈당 수치를 낮추었지만 인슐린만 사용했을 때보다 5 배 높은 복용량이 필요했다. 이전 연구에서는 인슐린 -PEG의 경우에는 비슷한 결과가 보고되었지만, 이번의 경우는 아마도 폴리머가 인슐린의 수용체 결합을 차단하기 때문이라고 연구진은 설명하고 있다. 향후 연구는 인슐린에 연결한 글리코 폴리머가 수용체에 더욱 잘 결합하는 것을 만드는 것이라고 연구진은 밝혔다. 이번에 연구진이 제안한 글리코 폴리머는 다른 약물에도 적용할 수 있으며, 이를 통해 이들 단백질 약물을 안정화 시킬 수 있을 것으로 기대된다. 또한 어떤 경로로 글리코 폴리머가 단백질 약물을 안정화 시킬 수 있는지에 대한 메커니즘이 연구되어야 할 것이다. |
