신약 후보로 꼽히는 엑소좀(exosome) 치료제를 안전하게 개발할 수 있는 분석법이 개발됐다.
엑소좀은 세포에서 분비되는 나노 크기의 이중지질막 형태로 이뤄진 작은 소포체다.

한국연구재단은 오송첨단의료산업진흥재단 조영우·노영욱 박사 연구팀과 한국기초과학지원연구원 박혜선 박사·조미영 연구원 연구팀이 공동연구를 진행해 엑소좀의 생체 내 분포평가가 가능한 정량분석 방법을 개발했다고 5일 밝혔다.

생체 내 분포평가는 신약의 임상시험 허가를 위한 시험 항목 중 하나다.
특히 동물모델 등을 이용해 생체 내 이동 및 분포와 잔존 여부를 분석함으로써 치료제의 표적 효과와 비표적 효과의 정도를 결정할 수 있다는 점에서 의미가 크다.

엑소좀 기반 치료제는 살아있는 세포에서 분비되는 세포외소포를 분리, 정제해 개발하는 첨단 바이오의약품 중 하나로 치료제나 질병 진단도구, 약물 전달체 개발이 활발하게 진행되는 중이다.

하지만 명확한 분석 방법이 없어 세계적으로도 임상시험 진입에 어려움을 겪는다.
엑소좀 치료제가 시판된 사례도 현재로서는 전무하다.

엑소좀은 생체 분포 평가 때 친유성염료와 방사선동위원소 등을 이용한 표지법 기반의 영상 분석이 주로 활용되지만, 표지 물질이 엑소좀의 자연·생물학적 특성을 변형시키는 탓에 분석에 한계가 뒤따르기 때문이다.

이를 감안해 공동연구팀은 엑소좀의 생물학적 특성을 유지하면서 단백질과 RNA로 생체 내 분포를 정확히 측정하는 데 집중했다.

먼저 엑소좀에 미토콘드리아 DNA가 존재함을 확인하고, 이를 분석 대상으로 설정했다.
사람 세포에서 나온 엑소좀을 실험동물에 투여한다면 분석 대상이 명확히 구별될 수 있다는 의미에서다.

미토콘드리아 DNA는 세포질의 미토콘드리아에 존재하는 DNA를 말하며, 동물 종별 차이가 있어 종을 식별하기 위한 신뢰 높은 도구로 활용된다.

연구팀은 이 같은 시험법에 따라 변형되지 않은 엑소좀을 검출하고, 정량 PCR 방법(DNA의 원하는 부분을 복제·증폭시켜 특정 DNA 서열의 양을 추정하는 분자생물학적 기술)으로 분석해 다양한 세포에서 분리된 엑소좀이 가진 미토콘드리아 양이 차이가 있음을 확인했다.

설치류 꼬리 정맥에 투여한 엑소좀의 생체 내 분포 평가에서 투여 후 모든 장기에 걸쳐 광범위하게 분포하는 것을 검증하고, 기존 영상분석과 정량 PCR 방법을 비교 분석해 시험법의 타당성을 입증한 것이다.

조영우 연구원은 “이번 연구는 변형되지 않은 엑소좀의 생체 내 분포를 정확하게 평가할 수 있다는 점에서 엑소좀 기반의 치료제 개발에 중요한 정보 제공이 가능할 것”이라며 “이를 통해 엑소좀 치료제 임상 승인을 빠르게 진행하는데 필요한 과학적 근거가 마련될 것으로 기대된다”고 말했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 바이오·의료기술개발사업 지원을 받아 수행됐다.
연구 성과는 세포외소포 연구 분야 국제학술지 ‘세포외소포지(Journal of Extracellular Vesicles)’에 7월 17일자에 게재됐다.