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약물을 체내에 효과적으로 전달하는 방법

약물전달시스템(Drug Delivery System, DDS)은 약물의 형태를 설계해 필요한 양을 목표하는 부위에 효과적으로 전달하고 부작용을 최소화하는 제형 기술이다.

약을 복용하면 체내에서 대사과정을 거쳐 성분이 흡수된다. 전통적인 제형인 정제, 캡슐제, 주사제 등은 대사과정에서 성분이 일부 유실되거나 원하는 부위에만 약물이 작용하도록 유도하기 어렵다는 한계가 있었다. 약물전달시스템은 기존 성분을 다른 물질들과 조합해 약물을 원하는 속도와 형태로 필요한 부위에 전달할 수 있도록 설계해 효능과 효과를 극대화 할 수 있다.

약물전달시스템은 질병을 효과적이고 경제적으로 치료할 수 있게 함으로써 고령화 시대에서 각종 질환으로 발생하는 사회적 비용을 줄이는데 중요한 역할을 한다. 제약사는 소비자의 복용 편의성을 제고하고, 약물의 부가가치를 높이거나 특허 만료를 앞둔 제품의 수명을 연장하기 위한 수단으로 약물전달시스템을 사용하고 있다.

다양한 경로로 약물 흡수량 조절

약물전달시스템은 전달경로와 용도에 따라 분류할 수 있다.

전달 경로에 따라 경구형, 주사형, 폐흡입형, 경피형, 점막투여형 등으로 분류된다.

가장 일반적이며 시장 점유율이 높은 경구투여형은 위장에서 분해된 뒤 위장관 점막을 통해 흡수된다. 주사형은 정확한 양을 신속하게 전달할 수 있으나 주사 부위에 통증이 발생하거나 약물의 소실 속도가 빠를 수 있다는 단점이 있다. 폐흡입형은 폐의 넓은 표면적 덕분에 흡수가 빠르며 점막투여형 또한 점막에 존재하는 혈관이나 림프관을 통해 약물을 흡수시켜 빠르게 흡수된다. 경피형의 경우 패치와 연고 형태로 피부를 통해 전달되기 때문에 장시간 연속 투여가 가능하다는 것이 장점이다.

용도에 따라서는 방출제어형, 약효지속형, 표적집중형, 인공지능형으로 분류된다.

방출제어형은 환자가 약물을 흡수하기 어려운 경우 약물을 천천히 방출해 오랜 시간에 걸쳐 흡수되게 하여 약물의 유효 혈중농도를 지속시키는 방법이다.약효지속형은 약물의 녹는 속도와 흡수 속도가 빠른 경우 유효 혈중 농도를 유지하기 위해 계속 투여하거나 서서히 방출되게 하여 혈중 유효농도를 유지하는 방법이다. 표적집중형은 항체, 리포솜, 에멀션 등 미립자로 된 운반체를 이용하여 특정 부위에서만 약효를 낼 수 있도록 유도하는 기술이다. 인공지능형은 고분자를 활용해 인체 내에서 필요할 때만 약물을 방출하도록 조정하는 지능형 시스템이다.

고분자, 항체 등을 활용한 개발 이어져

최근에는 고분자와 항체를 활용한 약물전달시스템 개발이 한창이다. 특히 엑소좀과 mRNA가 약물전달시스템의 새로운 소재로 떠오르고 있다.

엑소좀은 세포막과 동일한 지용성 물질이 표면을 둘러싸고 있어 몸 안의 어느 조직이든 통과할 수 있다. 또 엑소좀에 담긴 단백질, 지질, RNA 등은 세포의 구성성분과 동일해 조직의 성장, 재생, 면역 조절 등 다양한 기능을 한다. 최근 엑소좀이 세포 속을 드나들며 신호를 전달하는 우체부 역할을 하는 것으로 밝혀져 바이오기업들이 이를 활용한 치료제 개발에 도전하고 있다.

mRNA를 활용한 약물전달시스템은 특정 암 조직에 고농도의 약물을 전달하는데 활용되며 암 세포를 파괴하거나 특정 단백질을 억제하는데 사용된다. 그러나 mRNA 기술은 아직 불안정해 mRNA를 체내에서 보호해줄 수 있는 보호막이 필요하다. 기존 시장에서는 지질나노입자를 활용해왔으나 초저온 상태를 유지해야만 유통이 가능하고 간독성에 의한 부작용과 알레르기 반응이 나타날 가능성이 높다는 단점이 있다.

이에 차백신연구소는 리포좀(Liposome) 기반의 mRNA 전달체 ‘리포플렉스(Lipoplex)’ 개발에 나섰다. 리포좀에 차백신연구소가 독자개발한 면역증강제를 첨가해 알레르기 반응을 유발하지 않고, 동결건조가 가능해 별도의 콜드체인을 구성할 필요 없이 상온에서 보관하고 유통할 수 있다. 연구 결과 면역반응이 증가했음에도 간독성이나 다른 부작용은 없었다. 차백신연구소는 리포플렉스의 안정성과 전달력, 면역증가 효능을 활용해 mRNA 기반의 약물전달시스템을 적용한 항암백신을 개발할 계획이다.

※ 참고자료

1. 약물전달시스템, KISTI Institutional Repository <한국과학기술정보연구원>
2. 약물 전달을 최적화해주는 약물 전달 시스템(DDS) 기술 알아보기, 한국제약바이오협회 공식 블로그