단국대학교는 이환규 화학공학과 교수가 리포솜 기반 약물 전달체 표면에서 형성되는 ‘단백질 코로나(Protein Corona)’의 형성 원리를 규명했다고 밝혔다.

10일 단국대에 따르면 이번 연구는 슈퍼컴퓨터 기반 분자동역학 시뮬레이션을 활용해 혈액 속 단백질과 리포솜 간 상호작용을 분자 수준에서 분석한 것이다.

리포솜은 세포막과 유사한 인지질 구조를 가진 구형 나노입자로 항암제와 백신 등을 전달하는 약물 전달체다. 코로나19 메신저 리보핵산(mRNA) 백신에도 활용되며 차세대 약물 전달 플랫폼으로 주목받고 있다.

다만 체내에 투입되면 혈장단백질이 리포솜 표면에 결합해 단백질 코로나를 형성하면서 약물 전달 효율이 떨어지는 문제가 있었다.

연구팀은 시뮬레이션 분석을 통해 리포솜의 크기와 표면 특성에 따라 흡착되는 단백질 종류와 결합 강도가 달라진다는 점을 확인했다. 특히 표면 곡률과 화학적 성질이 단백질 결합을 결정하는 핵심 요인이라는 점을 규명했다.

또 초기에는 농도가 높은 단백질이 먼저 흡착되지만 시간이 지나면서 결합력이 강한 단백질이 기존 단백질을 대체하는 현상도 확인했다. 이는 기존 이론으로 알려진 ‘브로만 효과(Vroman effect)’를 실제 분자 수준에서 입증한 결과라고 연구팀은 설명했다.

이 교수는 “향후 인공지능 기반 설계를 통해 단백질 결합을 정밀하게 제어하고 암세포 표적 약물 전달 기술로 확장해 나갈 계획”이라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 중견연구사업과 한국과학기술정보연구원(KISTI) 국가슈퍼컴퓨팅센터 혁신지원프로그램 지원을 받아 수행됐다.연구 결과는 생명공학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 헬스케어 머티리얼스(Advanced Healthcare Materials)’ 4월호 표지논문으로 선정됐다.