인삼 유래 나노소재의 감염성 질환 대응 가능성 ‘제시’

[한의신문] 경희대학교(총장 김진상) 생명과학대학 김연주 교수와 한의과대학 조익현 교수 공동연구팀이 천연물 기반 나노기술을 활용한 코로나19(SARS-CoV-2) 감염 억제 및 폐 염증 완화 효과를 입증했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘Journal of Nanobiotechnology(IF: 10.6)’에 ‘Lipid-encapsulated gold nanoparticles: an advanced strategy for attenuating the inflammatory response in SARS-CoV-2 infection’라는 제목으로 게재됐으며, 천연물과 나노기술을 융합한 감염병 치료제 개발 가능성을 제시한 점에서 학계의 주목을 받고 있다.

연구팀은 전통적인 한약 소재인 ‘인삼(Panax Ginseng)’에서 추출한 종자유(Ginseng Seed Oil, GSO)와 금 나노입자(Gold Nanopartides, GNP)를 결합해 경구 투여 가능한 나노에멀젼(KGS-NE)을 개발했다. 이 소재는 바이러스 억제뿐 아니라 과도한 면역 반응을 조절해 폐 염증을 완화하는 데 효과를 보였다.

면역반응 조절 메커니즘 확인…사이토카인 폭풍 억제 기대

또한 연구팀은 SARS-CoV-2 감염 동물 모델(시리아 햄스터, C57BL/6) 실험에서 KGS-NE의 효능을 확인했다. 실제 KGS-NE 투여 결과, 바이러스 감염이 억제됐고, 바이러스 복제를 유의미하게 감소시켰다. 더불어 바이러스 감염 후 급성 폐 염증이 유도된 동물 모델에서는 폐 조직의 염증 수준이 현저히 감소하는 한편 체중 감소를 방지했고, 생존율도 높였다.

이와 함께 분자 수준의 분석 결과, KGS-NE가 염증 신호전달 경로에 작용해 염증성 사이토카인(NF-κB, IL-6, IL-1β, TNF-α) 등의 발현을 효과적으로 억제했다. 이는 면역 과잉 반응 조절로 사이토카인 폭풍(cytokine storm)으로 인한 폐 손상의 완화 기전으로 작용하는 것으로 나타났다.

또한 RNA 시퀸싱(RNA sequencing)을 통해 유전자 발현을 분석한 연구팀은 KGS-NE가 면역 반응에 관련 있는 ABCF2와 ABCF3 유전자를 억제해 바이러스 활성을 제어하고 바이러스 감염에 대한 방어 기전을 유도함을 확인했다. 연구 결과는 KGS-NE가 단순한 항바이러스 효과만이 아니라 면역 조절 작용을 통해 감염에 의한 조직 손상을 최소화할 수 있는 치료 전략이 될 수 있음을 시사하고 있다는 설명이다.

연구팀은 이번 연구를 통해 천연물에 기반한 나노기술을 감염병 치료에 활용할 가능성을 실험적으로 입증했다. 특히 KGS-NE가 기존의 항바이러스제(Molnupiravir, Paxlovid 등)와 병용할 경우, 시너지 효과를 기대할 수 있는 새로운 치료 옵션이 될 수 있다. 연구진은 후속 임상연구를 통해 KGS-NE의 안전성과 효능을 더욱 정밀하게 평가하고, 실질적인 치료제로 개발하는 방안을 모색할 계획이다.

더욱이 이번 연구는 생명공학과 한의학의 융합을 통해 감염병 치료의 새로운 패러다임을 제시했으며, 특히 전통 한약 소재를 현대적 나노의약품으로 발전시킬 가능성을 보여주고 있다.

이와 관련 김연주 교수는 “이번 연구는 나노기술을 활용해 천연물 기반 항바이러스 치료제를 개발할 수 있다는 가능성을 실험적으로 입증한 사례”라며 “기존 합성 항바이러스제와는 차별화된 접근법을 제시했다”고 설명했다.

조익현 교수는 “한의학적 관점에서 면역 조절의 원리를 바탕으로 연구를 진행한 결과, 천연물과 나노기술의 융합이 신약 개발에 기여할 수 있음을 확인했다”면서 “향후 임상연구를 통해 코로나19뿐만 아니라 기타 바이러스 감염 질환 및 면역 질환 치료제로 발전시킬 계획”이라고 밝혔다.

또한 논문의 공동 제1저자인 융합바이오신소재공학과 산지브람 박사(Sanjeevram Dhandapani, Ph.D)는 “이번 연구를 바탕으로 미국 듀크대에서 오가노이드 기반 감염병 연구를 이어가며, 치료제 개발에 힘쓸 계획”이라고 향후 계획을 전했으며, 공동 제1저자 기초한의학과 하유정 박사과정생은 “천연물과 나노기술의 융합 가능성을 확인한 뜻깊은 연구였으며, 앞으로도 치료 전략 개발에 이바지하고 싶다”고 말했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업의 지원으로 수행됐다.