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생명공학과 김용희 교수 -약물전달 시스템 이용한 비만 치료약제 개발


현대인의 건강을 위협하는 가장 무서운 적 비만. 과도한 비만이 당뇨나 고혈압과 같은 성인병과 합병증을 유발한다는 것을 모르는 사람은 이제 없다. 그래서 몇몇 선진국들은 ‘비만과의 전쟁’을 선포했고, 새해 첫날이 되면 많은 이들이 다이어트를 결심한다. 우리는 언제쯤 지방으로부터 자유로워질 수 있을까. 날로 발전하는 현대의학의 도움을 받을 수는 없을까. 그 고민을 해결하기 위해 김용희 교수가 나섰다. 우리 몸의 지방세포만을 효과적으로 제거하는 김 교수의 연구성과를 살펴보자.



우리는 어떻게 비만이 되는가

 

많은 이들이 잘 알고 있듯, 비만은 열량 흡수와 소비의 불균형에서 기인한다. 즉 우리가 섭취한 음식에서 얻은 에너지를 신진대사를 통해 모두 소비하면 살이 찌지 않는 것이다. 운동이나 식이조절을 통해 비만을 억제할 수는 있지만, 현대인의 생활양식은 많은 이들의 체중조절을 어렵게 만든다. 결국 소비되지 못하고 남는 열량은 지방의 형태로 복부에 있는 세포에 축적된다.

 

이 지방세포에 작용하는 약을 개발하기 위한 기존 연구는 크게 중추신경에 작용해 식욕을 억제하거나, 소장에서 지방흡수를 억제하는 방향으로 이뤄졌다. 하지만 식욕 억제제는 심장에 심각한 부작용을 줄 우려가 있어 시장에서 퇴출됐고, 지방흡수 억제제도 유변 배출 등의 불편함으로 인해 점차 사용이 줄어드는 추세다. 지방세포에만 작용하는 약물이 아니다보니, 자칫 ‘빈대 잡으려다 초가삼간 다 태우는 셈’이 된 것이다.

 

비만세포만 노린다

 

이에 김 교수는 지방제거 유전자를 지방세포에만 전달하는 약물전달 시스템을 개발했다. 선천성 유전질환을 제외한 대부분의 만성질환은 유전자 발현에 의해 과다하게 생성되는 특정 단백질이 원인이 되며, 이 단백질을 감소시켜 질병을 치료 혹은 예방할 수 있다. 마찬가지로 비만세포에는 프로히비틴(prohibitin)이라는 단백질이 과다 발현된다. 이 단백질의 함량을 줄여 세포가 더 이상 지방을 축적하지 못하도록 하는 것이 김 교수 연구의 핵심 원리이다.

 

 

김 교수는 프로히비틴이 복부 지방세포에는 물론 복부 부분의 혈관 내피세포에도 분포하고 있다는 것을 발견했다. 이를 이용해 프로히비틴에 선택적으로 결합하는 ATS 펩타이드와 DNA 유전자에 안정적으로 결합해 세포 내 투과를 향상시키는 9개의 아르기닌 아미노산 9R을 결합해 유전자 전달체 ATS-9R을 만들었다.

 

이 유전자 전달체는 혈관 내피에 프로히비틴이 없는 인체의 다른 부위에는 작용하지 않고, 복부의 지방세포에만 결합해 약물을 전달한다. 여기에 지방축적을 억제하는 유전자 shFABP4를 결합해 유전자 치료제를 만들면, 지방세포 내의 프로히비틴 함량을 줄여 비만과 대사증후군을 치료할 수 있게 된다. 이 유전자 치료제를 비만 동물 모델에게 주당 2회씩 7주간 투여한 결과, 몸무게가 25% 이상 감소했고, 지방세포의 인슐린 저항성이 치료된다는 것이 확인됐다.

 

이 연구는 여러 질환세포에 선택적으로 치료제를 전달할 수 있는 약물전달 시스템(drug delivery system)의 원천기술로 평가받는다. 이를 통해 비만뿐만 아니라 고지혈증, 동맥경화, 당뇨병 등 비만과 연계된 여러 대사증후군, 그리고 기타 난치성 질환의 치료와 예방이 가능해졌다.

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