세포 스트레스 환경 통합 제어 나노플랫폼 개발…세계적 학술지 'ACS Nano' 게재
중앙대는 융합공학부 김수환 교수 연구팀이 연세대 의과대학 생리학 교실 진윤희 교수, 생명공학과 조승우 교수 연구팀과 공동으로 세포 및 조직 내 병적 스트레스 환경을 정밀하게 조절할 수 있는 기능성 나노플랫폼을 개발하고, 이를 통해 질환 치료에 적용 가능한 새로운 나노의학 전략을 제시했다고 밝혔다.
생체 조직 내 질환 미세환경은 저산소 상태, 과도한 활성산소(ROS) 축적, 생리적 신호 분자의 불균형 등 복합적인 스트레스 요인으로 특징지어지며, 이러한 환경은 세포 기능 저하와 조직 재생 실패의 주요 원인으로 작용한다.
기존 치료 전략은 개별 스트레스 요인을 단편적으로 완화하는 데 그쳐, 복합적으로 형성된 병적 환경을 근본적으로 제어하는 데 한계가 있었다. 김수환 교수 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 항산화 특성을 지닌 유기 기반 나노소재를 활용해, 세포 스트레스 환경을 동시에 조절할 수 있는 다기능 나노플랫폼을 설계했다.
해당 나노플랫폼은 활성산소를 선택적으로 제거하는 동시에, 세포 기능 회복과 밀접하게 연관된 생리활성 신호 조절 기능을 함께 수행하도록 구현됐다.
연구팀은 세포 실험을 통해 개발된 나노플랫폼이 산화 스트레스로 손상된 세포 환경을 안정화하고, 세포 생존성과 기능 회복을 효과적으로 유도함을 확인했다.
특히 단순한 항산화 효과를 넘어, 세포 대사 및 신호 전달 환경을 전반적으로 재조정함으로써 질환 미세환경 자체를 개선할 수 있음을 입증했다는 점에서 기존 나노치료 접근법과 차별성을 보인다.
이번 연구는 세포 및 조직 수준에서의 병적 스트레스 환경을 ‘치료 대상’으로 설정하고, 이를 능동적으로 제어할 수 있는 나노플랫폼 설계 전략을 제시했다는 점에서 학문적 의의가 크다.
또한 염증성 질환, 허혈성 질환, 재생 치료 등 다양한 질환 분야로의 확장 가능성도 기대된다.
김수환 교수는 “이번 연구는 질환 미세환경을 구성하는 다양한 스트레스 요인을 통합적으로 조절할 수 있는 나노플랫폼의 가능성을 제시한 것”이라며, “향후 다양한 질환 모델에 적용해 실질적인 치료 전략으로 발전시키고자 한다”라고 밝혔다.
이번 연구 성과는 나노과학 분야 세계적 권위 학술지인 ACS Nano(Impact Factor 16.1)에 게재됐다.
한편, 이번 연구는 중앙대 융합공학부 최수미 석박사통합과정생이 제1 저자로 참여했으며, 한국연구재단 우수신진연구(씨앗), 중견연구, 세종과학펠로우쉽, 기초과학연구원 나노의학연구단, 보건산업진흥원 보건의료연구개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
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