아주대 윤태종 교수, 호르몬성 탈모 치료 위한 ‘유전자편집기술’ 개발

두피 도포제 형태의 나노 유전자 가위 기술

아주대 윤태종 교수

윤태종 아주대 교수 연구팀이 호르몬성 탈모 치료를 위한 나노 기술 접목 유전자 편집 기술을 개발했다. 이에 부작용을 최소화하고 효능을 극대화할 수 있는 탈모 치료 약물의 개발 가능성이 높아질 것으로 기대된다.

20일 윤태종 아주대 교수(약학과)는 초음파에 반응하는 나노 입자를 이용한 유전자 편집 소재 전달 기술을 통해 호르몬성 탈모 치료에 탁월한 치료 효과를 냄을 확인했다고 밝혔다.

관련 내용은 저명 학술지 ‘바이오머티리얼즈(Biomaterials)’ 지난해 12월 28일자 온라인판에 게재됐다. 논문 제목은 ‘CRISPR/Cas9 단백질 구조체 전달용 초음파 활성 나노 입자를 이용한 호르몬성 탈모 치료제 (Ultrasound-activated particles as CRISPR/Cas9 delivery system for androgenic alopecia therapy)’이다.

호르몬성 탈모는 남성 호르몬인 테스토스테론이 두피 모낭세포에 존재하는 SRD5A2 환원 효소에 의해서 DHT라는 호르몬으로 변화되고 이 호르몬이 두피 모낭세포의 성장을 억제함으로써 발생한다. 스트레스, 흡연 등에 따른 환경적 요인의 탈모와는 그 원인과 양상이 다른 것이다.

DHT 생성의 원인이 되는 환원 효소는 앞머리와 윗머리 부위에 집중돼 있고 유전적으로 환원 효소가 과발현된 경우 해당 위치에 탈모가 발생한다. 이에 반해 환경적 요인의 탈모는 위치에 무관하게 발생한다. 유전적 탈모가 발생한 환자는 스트레스를 많이 받게 되고 이는 삶의 질 악화로 이어지기 때문에 많은 관련 연구자들이 이를 치료하기 위한 약물 개발에 집중하고 있다.

현재 호르몬성 탈모 치료제로는 두타스테라이드, 피나스테라이드 등의 환원 효소 억제제를 임상적으로 사용하고 있다. 하지만 이러한 억제제들은 구강 투여제로, 두피뿐 아니라 다른 장기에 존재하는 환원 효소에도 영향을 미쳐 ▲저혈압 ▲남성의 여성 유방화 ▲간 독성 ▲성기능 장애 등의 다양한 부작용이 따르는 것으로 알려져 있다. 때문에 호르몬성 탈모를 호소하는 환자들로서는 장기 복용에 대한 부담감이 높았다.

윤태종 교수 연구팀은 외부 초음파의 자극에만 반응하는 미세 공기 방울을 활용할 경우, 일반적인 나노 구조체로 전달되기 어려운 부위에 매우 효과적으로 유전자 가위 소재(Cas9, sgRNA) 유전자 가위 소재(Cas9, sgRNA)를 이용하면 직접적으로 유전자를 교정할 수 있다. sgRNA로 편집할 세포 내의 유전자 위치를 정할 수 있고 결합된 Cas9 단백질은 정해진 유전자를 자를 수 있다.
를 전달할 수 있음을 확인했다.

연구팀은 호르몬성 탈모 모델에서 이를 구강 투여가 아닌 두피 도포제 형태로 적용한 나노-유전자 가위 기술을 개발해냈다. 호르몬성 탈모가 유도된 동물 모델을 대상으로 미세공기방울-나노 리포좀 구조체에 단백질 형태의 유전자 가위 물질을 탑재, 피부에 도포한 후 초음파를 탈모 부위에 가했을 때 탁월한 치료 효과를 거둘 수 있음을 확인한 것이다.

또한 전달된 유전자 가위가 타깃하는 SRD5A2 환원 효소 유전자를 삭제해 근본적으로 효소 생성을 억제한다는 부분도 확인했다. 이는 수 차례의 도포 처리만으로도 영구적으로 탈모 질환을 치료할 수 있음을 보여주는 결과다. 기존의 호르몬성 탈모 치료제 약물에서 나타났던 여러 부작용은 목격되지 않았고, 8주 만에 모발 생성이 회복됨을 확인할 수 있었다.

윤태종 교수는 “침투가 어려운 모낭세포에 간단한 초음파 자극만으로도 빠르게 단백질 형태의 유전자 편집 물질을 전달할 수 있다는 것을 발견했다는 점이 이번 연구의 중요한 성과”라며 “유전자를 직접 편집할 수 있는 유전자 가위 기술이 근본적 탈모 치료에 큰 도움이 될 수 있을 것으로 전망돼 왔으나 그동안 나노 기술의 접목이 쉽지 않았다”고 말했다.

이어 윤 교수는 "나노 기술의 유전자 가위 기술 접목에 따른 시너지 효과로 부작용을 최소화하고 효능은 극대화할 수 있어 유전자 가위 기술이 가지는 무한한 가능성을 활용할 경우 기존 약물로는 극복하기 어려운 난치·불치성 질환을 치료할 수 있을 것"이라고 덧붙였다.

아주대 윤태종 교수는 지난 20여 년간 다양한 바이오 물질을 효과적으로 세포나 조직에 전달할 수 있는 나노 소재를 연구해온 전문가다. 최근에는 유전자 가위 기술의 한계로 지적돼 온 ▲낮은 체내 안정성과 세포 침투율 ▲국부 치료가 불가능하다는 문제점 등을 극복하고자 나노 기술을 접목하는 연구에 집중해 왔다.