먹는약(경구용 치료제)이 가장 흔하고 실용적인 약물투여 방법으로 쓰인다. 하지만 위장은 약을 그대로 통과시키지 않는다. 먹는약은 식중독 같은 데는 좋지만, 위장을 표적으로 삼는 약은 위에서 제 기능을 못하고 비활성화돼 몸밖으로 배출되기 일쑤다. 이런 문제를 해결하기 위해 약물전달시스템(DDS)을 꾸준히 연구해왔다.
위장에 대한 약물전달과 관련된 문제를 해결하기 위해 장내 세균(박테리아)을 ‘초소형 단백질 공장’이나 ‘소형 약국’으로 바꿀 수 있는 획기적인 방법이 개발됐다. 미국 버지니아공대(Virginia Tech) 연구팀은 박테리아를 잡아먹는 바이러스 즉 ‘박테리오파지’(약칭 파지)를 조작해 장내 세균의 세포를 감염시키고 다시 프로그래밍함으로써 단백질 기반 약물을 지속적으로 생성·배출하는 방법을 개발했다고 밝혔다.
연구의 저자 저자인 브라이언 수 박사(생물학)는 “장내 세균을 ‘소형 약국’으로 바꿔, 장내 세균이 하부 위장관에서 표적 단백질을 지속적으로 생산해 방출하는 새로운 방법을 찾아냈다”고 말했다. 그는 “면역학자들과 함께 개발한 이 방법은 각종 만성병을 치료하는 데 쓰일 수 있을 것”이라고 내다봤다.
연구팀에 의하면 ‘박테리오파지’라는 바이러스는 자연적으로 박테리아(세균)를 공격해 감염시킨다. 이 바이러스는 박테리아 세포에 붙은 뒤 자신의 DNA를 주입하고 세포가 박테리오파지를 더 많이 생산하도록 재프로그래밍해 세포를 파괴하는 작용을 한다. 박테리아 세포가 결국 죽으면, 박테리오파지는 ‘용해’ 과정을 통해 새로운 파지가 넘쳐 흐르는 상태로 폭발하게 한다. 이런 현상이 동시에 엄청나게 일어나면서 하부 위장관에서 표적 단백질을 꾸준히 공급하게 된다.
수 박사는 “박테리오파지는 이상하게 생긴 거미와 행동과 생김새가 비슷하지만, 장내 미생물군의 일원으로 활동한다. 박테리오파지가 곳곳에 있기에, 이 점을 이용해 치료용 단백질을 인체에 전달하는 방법을 연구하게 됐다”고 설명했다. 연구팀은 이 약물전달시스템으로 단백질 기반 약물을 공급해, 생쥐의 염증과 비만을 크게 감소시키는 데 성공했다.
이 연구 결과(Sustained in situ protein production and release in the mammalian gut by an engineered bacteriophage)는 국제학술지 ≪네이처 생명공학(Nature Biotechnology)≫에 실렸다.
