정신분열증 치료를 혁신할 수 있는 나노입자 기반 약물 전달 시스템 발견

조현병은 환각, 인지 능력 저하, 와해된 언어 또는 행동 등 광범위한 증상을 특징으로 하는 복잡한 정신 질환입니다. 화학적 신경전달물질의 불균형으로 인한 신경전달 이상과 관련이 있습니다. 현재 조현병 치료에는 항정신병 약물 사용이 포함되는데, 이는 부작용을 유발할 수 있으며 심혈관 질환의 높은 위험과 관련이 있습니다. 또한, 세포 보호 장벽인 혈액-뇌 장벽(BBB)이 이온과 분자의 뇌 내 이동을 엄격하게 조절하기 때문에 환자들은 치료 약물에 대한 반응이 불충분한 경우가 많습니다.

조현병 치료를 위해 BBB 장벽을 극복하고 치료 약물의 뇌 조직 내 수송을 촉진하기 위해, 연구진은 저밀도 지단백 수용체 1(LRP1)을 이용한 수용체 매개 세포간 이동(RMT)의 가능성을 모색했습니다. 일본과학기술종합연구소(JAIST)의 미야코 에이지로 부교수가 이끄는 연구팀은 히로시마대학교의 아고 유키오 교수, 오사카대학교의 나카가와 신사쿠 교수, 쓰쿠바대학교의 히로카와 타카츠가 교수, 그리고 이치마루 파코스 주식회사의 선임 연구원인 사카모토 코타로 박사와 협력하여 연구를 수행했습니다. 이 연구는 2024년 6월 20일 JACS Au에 게재되었습니다.

연구진은 혈관활성 장 펩타이드 수용체 2(VIPR2) 유전자 복제와 조현병의 상호작용을 보여주는 이전 연구 결과와, 자체적으로 발견한 새로운 펩타이드 KS-133에서 영감을 얻었습니다. 이 새로운 펩타이드 KS-133은 VIPR2에 대한 선택적 길항 작용을 하여 VIPR2의 발현을 억제합니다. 그러나 KS-133의 주요 제한 요소는 혈액뇌장벽(BBB) 투과성이 낮다는 것입니다.

KS-133의 뇌로의 효율적인 전달을 촉진하기 위해, 연구팀은 LRP1에 특이적으로 결합하여 RMT에 영향을 미칠 수 있는 뇌 표적 펩타이드인 KS-487을 개발했습니다. 마지막으로, 연구진은 KS-133 펩타이드를 표적 펩타이드인 KS-487로 캡슐화한 새로운 나노입자 약물 전달 시스템(DDS)을 개발하여 조현병 치료에 효능을 연구했습니다.

DDS를 통한 펩타이드 제형의 적용은 마우스 뇌 내 효율적인 약물 분포를 유도했습니다. 약동학 분석을 통해 평가된 약물 방출 양상은 뇌 표적 펩타이드가 KS-133의 뇌 내 수송에 중요한 역할을 한다는 것을 확인시켜 주었습니다. 또한, DDS의 효능은 VIPR2의 활성화를 증가시켜 유도 조현병 마우스에서 평가되었습니다. KS-133/KS-487 나노입자로 치료받은 마우스는 새로운 물체 인식 검사에서 인지 기능이 유의미하게 향상되었으며, 이는 VIPR2의 억제로 설명될 수 있습니다.

미야코 박사는 연구의 실제 적용과 잠재력을 설명하며, "기존 약물은 신경전달물질 조절과 관련된 기전만 관여하며, 특히 인지 기능 장애에 대한 치료 효과는 제한적입니다. 따라서 저희 펩타이드 제제는 조현병의 인지 기능 장애를 회복하는 신약으로 활용될 수 있습니다."라고 말했습니다.

결론적으로, 미야코 박사와 공동 저자들의 이번 연구는 조현병의 인지 장애를 개선할 수 있는 VIPR2를 표적으로 하는 새로운 치료 전략에 대한 전임상 증거를 제시합니다. 미야코 박사는 "세포 및 동물 모델과 인체 임상 시험을 포함하여 연구를 더욱 확대하여 이 펩타이드 제제의 효능과 안전성을 확인하고 5년 이내에 조현병의 새로운 치료법으로 개발할 수 있도록 노력할 것입니다."라고 결론지으며, 이번 연구의 장기적인 영향에 대해 낙관적인 전망을 밝혔습니다.

생체적합성 펩타이드를 이용한 새로운 DDS의 발견과 개발이 정신분열증 치료 분야에 혁명을 가져올 것으로 기대합니다!