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벌침 모사형 유연 나노섬유 마이크로 니들 최초 개발

수일간 통증없이 서방형 약물전달 지속 가능함을 성공적으로 입증 화학무기 대응 국방체계 적용과 다양한 민간 질병 치료 분야의 효율적관리 잠재성 확인 국립한밭대 기계공학과 하지환 교수 연구팀

벌침 모사형 유연 나노섬유 마이크로 니들 최초 개발

국립한밭대학교, 한국기계연구원, 중앙대학교, 국방과학연구소 공동 연구팀이 수일간 통증 없이 장기 부착이 가능한 벌침 모사형 유연 웹(Web) 마이크로 니들을 세계 최초로 개발했다고 밝혔다. 국립한밭대 기계공학과 하지환 교수 연구팀과 한국기계연구원 전소희 책임연구원, 중앙대 약학대학 강원구 교수, 국방과학연구소 연구진은 협동 연구를 통해 일상 중 지속 착용에도 이물감이 적은 섬유 기반 벌침 모사형 전기방사 웹 마이크로 니들을 개발했다. 공동 연구팀은 전기방사 공정 시 발생하는 정전기력을 수집용 금속 마이크로 니들에 설정하여 전기방사 섬유가 금속 마이크로 니들 표면에 형성되도록 공정 개발을 수행했다. ○ 이 과정을 통해 전기장 형성으로 인해 가장 가까운 금속 마이크로 니들의 상단부에서부터 응집되어 점차 전기장 형성의 변화로 방사형을 띠는 전기방사 웹 마이크로 니들을 제작했다. 이는 벌침과도 같은 형상으로 벌침이 피부에 찔러 들어가 정박되는 원리를 모사하여 섬유임에도 불구하고 섬유형 마이크로 니들은 피부 내에 정박하여 지속적으로 약물을 공급할 수 있도록 설계됐다. 또한, 개발된 나노섬유 마이크로 니들은 유연성이 뛰어나 장시간 착용해도 피부 통증이나 이물감이 거의 없고, 내부에 형성된 나노~마이크로 크기의 미세 다공구조로 우수한 통기성을 확보해 장시간 부착해도 피부 발진을 현저히 줄일 수 있다. 공동 연구팀은 개발한 나노섬유 마이크로 니들에 중추신경계 표적 약물을 탑재해, 기니피그 실험체를 통해 치료 기전과 효능을 검증하며 수일간 약물이 지속 방출되는 서방형 약물전달이 가능함을 성공적으로 입증했다. 본 결과를 통해 나노섬유 마이크로 니들 기반 유연 약물 전달 시스템은 화학·생물무기 대응 국방체계는 물론 고령화 질환, 유전 질환, 환경성 질환 등 다양한 민간 질병 치료 분야의 지속적이고 효과적인 질환 관리에 대한 잠재력을 확인할 수 있었다. 기계공학과 하지환 교수는, “본 연구에서 전기방사 공정을 마이크로 니들에 세계 최초로 적용해 환자친화적인 우수한 착용감을 지닌 마이크로 니들을 개발할 수 있었다”며, “이번 연구가 다양한 만성 질환 및 지속적 치료가 필요한 환자들의 일상 치료에 다가가는 첫 걸음이 될 것이다”라고 성과의 의의를 전했다. 국립한밭대 기계공학과 하지환 교수가 제1저자로 참여한 이번 연구는 재료·나노과학 분야의 국제학술지 ‘어드밴스드 헬스케어 머테리얼스(Advanced Healthcare Materials, Impact Factor 10, JCR 7%)'에 게재됐으며, 전면 표지 논문(Front cover)으로 선정됐다.(논문명: Bee Stinger-like Wearable Electrospun Web Microneedles for Sustained CNS Drug Delivery DOI: https://doi.org/10.1002/adhm.202501371) 한편, 본 연구는 방위사업청 재원을 기반으로 국방과학연구소의 지원을 받아 미래도전국방기술 연구개발사업으로 추진됐다.

‘라베프라졸’ 위점막 손상 예방 효과 밝혔다

이중항혈소판 요법, 심혈관 사건 예방 효과 크지만, 위장관 출혈 위험 높인다 라베프라졸 병용 투여' 위점막 손상 억제 효과 내시경 이용해 세계 최초 입증 연세대학교 용인세브란스병원(병원장 김은경) 심장내과‧소화기내과 연구팀

‘라베프라졸’ 위점막 손상 예방 효과 밝혔다

연세대학교 용인세브란스병원(병원장 김은경) 심장내과‧소화기내과 연구팀(교신저자 허철웅‧김용철 교수, 제1저자 현혜경‧이오현 교수)은 위산분비억제제 ‘라베프라졸’이 급성 관동맥 증후군 환자의 항혈소판제 복용 시 발생할 수 있는 위점막 손상을 예방하는 데 효과적임을 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘연세 메디컬 저널(Yonsei Medical Journal)’에 최근 게재됐다. 급성 관동맥 증후군은 혈전으로 인해 관상동맥이 갑자기 막히면서 심장에 혈류 공급이 부족해지는 응급 질환이다. 제때 치료를 받지 못하면 생명에 위협이 될 수 있다. 급성 관동맥 증후군 환자에게는 관상동맥중재술 후 혈전 형성으로 인한 재발을 막기 위해 두 가지 항혈소판제를 복용하는 이중항혈소판 요법을 표준적으로 시행한다. 이러한 치료는 심혈관 사건 예방 효과가 크지만, 위장관 출혈 위험 또한 높인다. 특히 티카그렐러와 같이 기존 약제보다 혈전 억제 효과가 강력한 항혈소판제의 사용은 위장관 출혈 위험을 더욱 높이는 것으로 알려져 있다. 이러한 합병증을 줄이기 위해 위장관 보호 목적으로 위산분비억제제가 주로 사용된다. 다만 강력한 항혈소판제를 사용하는 환자에서 위산분비억제제의 위점막 보호 효과를 평가한 연구는 제한적이었다. 이에 연구팀은 티카그렐러 기반 이중항혈소판 요법으로 치료받은 급성 관동맥 증후군 환자 50명을 대상으로 라베프라졸 20mg을 하루 한 번, 8주간 투여한 뒤 시술 직후와 8주 후 두 차례 상부위장관 내시경을 시행했다. 위점막 손상 정도 평가는 MLS(Modified Lanza Score) 지표를 활용했다. 그 결과, 라베프라졸 복용 8주 후 MLS 중앙값은 2.0으로 시술 직후와 동일하게 유지됐으며, 위점막 손상의 유의한 악화는 관찰되지 않았다. 이러한 경향은 출혈 고위험군에서도 같았다. 또한 위식도 역류 질환 및 소화불량 관련 증상을 나타내는 지표에서도 유의한 변화가 없었으며, 심각한 출혈이나 주요 심혈관 사건은 발생하지 않았다. 공동 제1저자인 소화기내과 현혜경‧심장내과 이오현 교수는 “이번 연구를 통해 강력한 항혈소판제를 사용하는 급성 관동맥 증후군 환자에게 라베프라졸 병용 투여가 위점막 손상을 효과적으로 억제할 수 있음을 내시경을 이용해 세계 최초로 입증했다”고 의미를 전했다. 공동 교신저자인 소화기내과 허철웅‧심장내과 김용철 교수는 “라베프라졸은 다른 위산분비억제제에 비해 약물 상호작용 우려가 적어 다양한 약제를 복용하는 심장 질환 환자에게 안정적으로 사용할 수 있는 선택지”라며 “이번 연구 결과가 급성 관동맥 증후군 환자의 항혈소판 치료 안전성을 높이고 위장관 합병증 관리 전략을 마련하는 데 근거 자료가 되길 바란다”고 강조했다. ▲급성 관동맥 증후군 환자의 관상동맥중재술 후 강력한 항혈소판제인 티카그렐러 기반 이중항혈소판 요법과 라베프라졸 병용 시 시술 직후와 8주 후 상부위장관 내시경을 비교한 결과 위점막 손상 정도는 악화하지 않았다.

난치성 천식서 ‘멜라토닌 프라이밍 줄기세포’ 치료 효과 확인

중간엽줄기세포에 멜라토닌 프라이밍해 천식 쥐에 투여, 폐 염증세포 감소 확인 멜라토닌이 중간엽줄기세포의 항염증과 면역조절 기능을 강화하는 기전 밝혔다 서울아산병원 신동명 교수팀,

난치성 천식서 ‘멜라토닌 프라이밍 줄기세포’ 치료 효과 확인

알레르기성 천식은 기도 내 염증과 부종으로 인해 호흡곤란과 극심한 기침을 동반한다. 아직 확실한 치료법이 없어 많은 환자가 삶의 질 저하를 호소하는데, 최근 국내 연구진이 멜라토닌 처리한 줄기세포가 천식에 효과가 있다는 사실을 동물실험으로 밝혀냈다. 서울아산병원 아산생명과학연구원 세포유전공학교실 신동명 · 융합연구지원센터 김상엽, 제주대학교 약학대학 정의만 교수팀은 중간엽줄기세포에 멜라토닌을 프라이밍해 천식 쥐에 투여한 결과, 폐 속 염증세포의 수가 확연히 줄어든 것을 확인했다. ▲(왼쪽부터)서울아산병원 아산생명과학연구원 세포유전공학교실 신동명 · 융합연구지원센터 김상엽, 제주대학교 약학대학 정의만 교수 프라이밍은 줄기세포에 어떤 물질을 미리 노출해 줄기세포의 기능을 높이는 기술이다. 멜라토닌 프라이밍 줄기세포는 줄기세포에 항산화와 항염 기능이 있는 멜라토닌 용액을 넣어 줄기세포가 멜라토닌의 영향을 받고 기능이 강화된 것을 말한다. 이번 연구는 멜라토닌이 중간엽줄기세포의 항염증과 면역조절 기능을 강화하는 기전을 밝히고, 멜라토닌 프라이밍 중간엽줄기세포가 실제 천식 동물모델에서 염증 감소 효과를 보인다는 사실을 처음 입증한 데 의의가 있다. 연구 결과는 화학공학 분야 학술지 중에서 상위 3%에 속하는 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal, 피인용지수 13.2)’ 온라인판에 최근 게재됐다. 연구팀은 생체 내(in vivo) 실험 결과를 뒷받침하기 위해 멜라토닌이 어떤 메커니즘으로 중간엽줄기세포의 기능성을 강화하는지 확인하기로 했다. 특히 멜라토닌이 세포의 손상과 사멸, 이른바 페롭토시스 스트레스(철의 과한 작용으로 지질이 산화하면서 세포가 손상됨)로부터 중간엽줄기세포를 어떻게 보호하는지를 글루타치온의 동태를 모니터링해 밝히기로 했다. 글루타치온은 우리 몸의 대표적인 항산화 물질로, 세포 내 글루타치온이 충분하면 페롭토시스 스트레스를 견딜 수 있기 때문이다. 우선 멜라토닌이 글루타치온 동태를 향상시키는 기전을 밝히기 위해, 중간엽줄기세포 기능을 강화하는 주요 기전 중 하나인 CREB1-NRF2 경로에 집중했다. 이 경로는 세포 보호 물질인 글루타치온을 늘려주는 신호전달 회로로 알려져 있다. 연구팀은 포스터 공명 에너지 전달 기술(FRET)을 활용해 줄기세포 안의 단백질 활성 변화를 실시간 정밀하게 관찰했다. 그 결과 CREB1의 스위치 역할을 하는 PKA(Protein Kinase A) 단백질이 멜라토닌 프라이밍 중간엽줄기세포에서 더 활성화됐으며, 이에 따라 CREB1-NRF2 경로도 활성화되면서 글루타치온의 유지력이 증가됨을 확인했다. 연구팀은 추가로 전사체 분석을 진행해 JAK-STAT 경로의 활성화가 멜라토닌의 주요 기전 중 하나임을 밝혀냈으며, 궁극적으로 면역관문에 중요한 단백질인 PD-L1의 증가가 멜라토닌 프라이밍 중간엽줄기세포의 면역조절 기능 향상으로 이어진다는 것을 입증해냈다. 즉 멜라토닌은 CREB1-NRF2 경로를 활성화해 세포 보호와 항산화, 글루타치온 유지를 유도하는 한편, JAK-STAT 경로를 활성화함으로써 줄기세포의 면역 반응과 면역조절 능력을 강화하는 것을 알 수 있었다. 한편 공동 저자인 육군사관학교 정근홍 교수는 기관지폐포 세척액에서 면역세포를 세는 일을 머신러닝으로 자동화시켜 면역세포 분석에 있어 연구자 간 변이를 줄이고 효율적인 연구를 가능하게 했다. 신동명 서울아산병원 아산생명과학연구원 세포유전공학교실 교수는 “이번 연구는 단순히 멜라토닌의 항산화 효과를 입증한 수준을 넘어, 국제 약전에 등재된 안전한 물질인 중간엽줄기세포의 기능을 가장 효과적으로 향상시키는 후보물질로서 멜라토닌을 선별한 데 의의가 있다”고 말했다. 아울러 “연구에서 중간엽줄기세포의 치료 효능을 정량적으로 예측할 수 있는 실시간 산화환원지표와 포스터 공명 에너지 전달 기술을 활용해, 임상 적용이 가능한 고성능 줄기세포 치료제 개발의 실마리를 제시했다”고 말했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 중견연구자지원사업, 스팀연구사업 미래유망융합기술파이오니어사업과 범부처재생의료기술개발사업의 지원을 받아 진행됐다. ▲[그림] 난치성 천식서 ‘멜라토닌 프라이밍 줄기세포’ 치료 효과 확인

췌장암 유전체 분석 통해 예후 및 치료 반응 예측 지표 제시

국내 첫 대규모 유전체 분석해 수술 여부와 관계없이 모든 병기의 환자 조직 채취 치료제 효능 예측하는 2가지 지표 검증, 한국인 환자에게 최적화된 정밀의료 실현 기여 분당서울대병원 소화기내과 황진혁 교수팀

췌장암 유전체 분석 통해 예후 및 치료 반응 예측 지표 제시

췌장암 유전체 데이터가 서구권에 편중된 가운데, 국내 대규모 데이터가 최초로 마련됐다. 이는 국내 췌장암 환자의 맞춤형 치료를 본격화하는 데 중요한 토대가 될 전망이다. 분당서울대병원 소화기내과 황진혁 교수팀(공동 제1저자 소화기내과 정광록·이종찬 교수, 임상유전체의학과·정밀의료센터 김진호 교수)은 한국인 췌장암 환자 237명을 대상으로 한 유전체 분석 연구에서 국내 첫 대규모 데이터를 확보하고, ▲(좌측부터) 황 진혁, 정 광록, 이 종찬 교수, 예후및 치료 반응을 조기에 예측할 수 있는 지표를 제시했다. 김 진호 교수 암은 주로 유전자 돌연변이가 축적돼 발생하며, 같은 암이라도 환자마다 질병의 원인이 되는 유전자가 달라 동일한 치료를 받아도 반응이 제각각인 경우가 많다. 이 때문에 암 치료 분야에서는 환자별로 종양에 어떤 유전자 변이가 있는지 검사한 뒤 그에 맞는 치료를 제공하는 ‘정밀의료’가 각광받고 있다. 특히 국내 10대 암 중 생존율이 가장 낮아 ‘최악의 암’이라 불리는 췌장암은 그 특성상 유전자 변이가 다양해 치료 반응의 개인차가 큰 만큼, 유전적 특성을 고려한 정밀의료적 접근이 필수적이다. 문제는 유전체가 인종마다 상당한 차이를 보이는데도 불구하고 기존 췌장암 유전체 연구는 서구권 환자 위주로 이뤄졌다는 점이다. 더욱이 대부분의 연구가 수술로 제거한 조직만 분석에 포함시켰기 때문에 절반 이상이 수술조차 할 수 없는 상태로 발견되는 췌장암의 실상을 제대로 반영하지 못했으며, 제한적인 임상 정보를 이용한 탓에 분석 결과를 실제 치료 현장에 적용하기 어려웠다. 이러한 한계를 극복하기 위해 연구팀은 국내 췌장암 환자 237명을 대상으로 내시경 초음파를 활용한 세침흡인검사를 통해 얻은 조직에서 DNA를 추출하고 유전체 분석을 실시했다. 수술 여부와 관계없이 모든 병기의 환자 조직을 채취함으로써 수술이 가능한 환자에 집중한 기존 연구와 차별점을 뒀다. 분석 시 ‘전장엑솜시퀀싱(WES)’으로 암을 일으키는 유전자 변이를 찾아내고, ‘전장전사체분석(WTS)’으로 암세포에서 어떤 유전자가 얼마나 활발히 작동하는지 파악했다. 이후 데이터에 △병기 △전이양상 △치료여부 △생존기간 등 광범위한 임상 정보를 결합해 유전체 특징과 경과 사이의 연관성을 면밀히 살폈다. 그 결과, 간 전이가 있는 췌장암 환자군에서 △TP53(종양 억제 유전자) 변이 증가 △염색체 불안정성 증가 △돌연변이 KRAS(췌장암 발생의 핵심 유전자)의 과도한 복사 등 특징이 관찰됐는데, 그중 돌연변이 KRAS가 비정상적으로 증폭된 환자는 간 전이 빈도가 84.6%에 달하고 생존기간도 6.8개월에 불과해 예후가 매우 나쁜 것으로 나타났다. 이는 서구권 췌장암 환자 연구에서 보고돼 온 패턴과 일치한다. 또한, 연구팀은 암 치료제의 효능을 예측하는 두 가지 지표를 검증했다. 첫 번째는 암세포에 쌓인 돌연변이 수를 나타내는 ‘종양변이부담(TMB)’이다. 폴피리녹스(FOLFIRINOX) 항암요법을 받은 환자를 분석한 결과, TMB가 높은 환자는 낮은 환자보다 5.6개월 더 오래 생존했다(18.4개월 vs 12.8개월). 돌연변이가 많을수록 암세포 표면에 ‘이상 신호’가 늘어나 면역세포가 암세포를 찾아 공격하기 쉬워지는 원리라고 연구진은 설명했다. 두 번째는 ‘상동재조합결핍(HRD)’으로, 암세포가 손상된 DNA를 스스로 고치지 못하는 상태를 말한다. 정상 암세포는 항암제가 DNA를 망가뜨려도 금방 복구하지만, HRD 암세포는 복구 능력을 잃어 백금 계열 항암제의 치료 효과가 뛰어나다. 실제 수치상으로도 HRD를 유발하는 유전자 변이를 보유한 그룹은 치료 반응률 75.0%, 생존기간 32.7개월로, HRD 음성 그룹(34.3%, 12.4개월)을 크게 웃돌았다. 추가로 기존 유전자 검사에서는 HRD 변이가 발견되지 않았지만 유전체 흉터 분석에서는 HRD 양성으로 확인된 환자가 전체의 20.5%를 차지했다. 이들은 HRD를 직접 유발하는 유전자 변이는 없으나 손상된 DNA를 복구하는 데 실패한 흔적이 유전체에 남아있는 환자로, 이 그룹 역시 백금 항암제에 높은 치료 반응률(66.7%)을 보였다. 두 검사를 병행하면 항암치료의 혜택을 받을 수 있는 환자군을 폭넓게 선별할 수 있는 셈이다. 황진혁 교수(교신저자)는 “유전체는 인종에 따라 크게 달라지므로 외국 데이터를 그대로 적용하면 치료 효과 등을 잘못 평가할 위험이 있다”며, “이번 연구는 췌장암을 비롯한 다양한 암종의 유전체 분석을 위한 기초자료로서 한국인 환자에게 최적화된 정밀의료를 실현하는 데 기여할 것”이라고 전했다. 한편, 이번 연구는 한국연구재단 이공분야기초연구사업·중견연구자지원사업의 지원으로 수행됐으며, 암 분야 권위지 ‘Cancer Letters(IF: 10.1)’에 게재됐다. 뿐만 아니라, 생물학연구정보센터(BRIC)의 ‘한국을 빛낸 사람들(한빛사)’에 등재됐다.



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방치시 점점 나빠지는 오십견, 초기·단계별 치료 중요
겨울철, 매서운 추위로 몸을 움츠린 채 생활하는 사람들을 쉽게 볼 수 있다. 기온이 낮아지면 혈관과 근육이 수축하고 유연성이 떨어지면서, 평소에는 크게 느끼지 못하던 어깨 통증이 두드러지게 나타나기도 한다. 이러한 어깨 통증은 단순한 근육통이나 노화 현상으로 넘기기 쉽지만, 중장년층에서 흔한 오십견(동결견)이 원인인 경우도 적지 않아 주의가 필요하다. 특히 팔을 움직이기 어렵고, 일상생활이 어려울 정도로 통증이 점점 심해지는 증상이 지속된다면 오십견을 의심하고 정확한 진단을 받아보는 것이 바람직하다. 강동경희대학교병원 정형외과 김명서 교수와 함께 동결견의 증상과 치료에 대해 자세히 알아본다. 관절낭 염증으로 어깨 굳어가는 오십견 오십견은 의학적으로 동결견 또는 유착성 관절낭염이라 불리는 질환이다. 어깨 관절을 둘러싼 관절낭에 염증과 섬유화, 유착이 발생하면서 관절이 점차 굳어간다. 이로 인해 어깨 통증이 발생하고, 관절 운동 범위가 서서히 제한되면서 팔을 들거나 돌리는 동작이 어려워진다. 국내외 연구에 따르면 동결견은 일반 인구의 약 2~5%에서 발생하는 것으로 ▲ 오십견에 대해 설명중인 김명서 교수 알려져 있으며, 특히 40~60대 중장년층에서 흔하게 나타

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