미국 연구진은 항암 약물을 전달할 수 있는 실리카 나노입자를 개발했다.
메조다공성 실리카(mSiO2)는 쥐의 종양 부위에 항암 약물을 전달하는데 사용될 수 있다. 위스콘신 대학 매디슨 캠퍼스(University of Wisconsin?Madison)의 연구진은 구리로 코팅된 mSiO2에 TRC105를 결합시키는데 세계 최초로 성공했다. TRC105는 인간과 쥐의 엔도글린(mouse endoglin)을 결합하는 가상 단일 클론 항체(chimeric monoclonal antibody)이다.
mSiO2 나노입자들은 생체 적합성이고 비독성이기 때문에 약물 전달 운반체로서 매우 유망하다. 그들의 표면은 쉽게 개질될 수 있고, 그들의 메조기공(mesopore, 약 2~3 nm의 크기)은 상당한 양의 치료 분자들을 보유할 수 있다.
이번 연구진은 생체 내의 종양 세포를 표적하기 위해서 mSiO2 나노입자에 다양한 리간드(엽산[folic acid], 트랜스페린[transferrin], 압타머[aptamer], 헤르셉틴[herceptin])를 결합시켰다. 이번 연구팀은 TRC105-결합된 mSiO2와 64Cu 라벨링된 mSiO2(또는 64Cu-NOTA-mSiO2 ?PEG-TRC105)를 개발함으로써 이 분야에서 중요한 진전을 이루었다. Copper-64은 12.7 시간의 반감기를 가지는데, 이것은 양전자 단층 촬영(positron emitting tomography, PET)에서 일반적으로 이용되고 있고, NOTA는 64Cu 라벨링을 위한 잘 알려진 킬레이터(chelator)이다.
이번 연구진에 의해서 실험된 생체 내 종양 표적 연구는 64Cu-NOTA-mSiO2-PEG-TRC105가 종양 혈관에서 CD105와 TRC105 매개된 결합 때문에 쥐 폐암 부위에서 집적된다는 것을 분명하게 증명했다. 개념적인 증명으로서, 이번 연구진은 동물 속에 독소루비신(doxorubicin, DOX) 탑재된 64Cu-NOTA-mSiO2-PEG-TRC105를 주입함으로써 4T1 종양을 가진 쥐에서 항암 약물 DOX를 성공적으로 전달할 수 있다는 것을 증명했다.
이번 연구진은 잘 수립된 소프트-템플릿 방법을 이용해서 약 80nm의 크기를 가진 mSiO2 나노입자를 합성했다. 그 후에 연구진은 폴리에틸렌글리콜 연결기를 통해서 TRC105와 NOTA에 mSiO2를 결합시켰다. 이런 결합체는 64Cu-NOTA-mSiO2-PEG-TRC105 나노 접합체(nanoconjugate)를 형성하기 위해서 64Cu로 라벨링되었다.
이번 연구진은 나노 접합체에 의해서 전달되는 약물의 양을 더 증가시키고 기능화된 mSiO2의 생체 내 약물 표적화를 향상시키기 위한 방법을 찾고 있다. 다음 단계 실험은 이 나노입자가 이미징(imaging)-유도 기술로 생체 내 암 치료를 할 수 있는 방법을 찾는 것이 될 것이다.
혈관 형성(Angiogenesis)은 기존의 맥관 구조에 새로운 혈관이 형성되는 것인데, 이것은 종양을 성장시키는 역할을 한다. 따라서 종양 맥관 구조에 약물을 표적화하는 것이 종양 세포에 약물을 표적화하는 것보다 훨씬 더 효율적인 방법이다. CD105는 내피세포에 거의 폭넓게 발현되기 때문에 종양 혈관 혈성을 위한 이상적인 표지이다. 이번 연구진은 CD105의 이미징/표적화에 대한 연구를 더 활발하게 수행할 계획을 가지고 있다. 이 연구결과는 저널 ACS Nano에 “In Vivo Tumor Targeting and Image-Guided Drug Delivery with Antibody-Conjugated, Radiolabeled Mesoporous Silica Nanoparticles”라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1021/nn403617j).
그림. (왼쪽) 64Cu-NOTA-mSiO2-PEG-TRC105의 이미지. (오른쪽) 64Cu-NOTA-mSiO2-PEG-TRC105의 주입 후에 4T1 종양을 가진 쥐의 Serial coronal PET 이미지.
메조다공성 실리카(mSiO2)는 쥐의 종양 부위에 항암 약물을 전달하는데 사용될 수 있다. 위스콘신 대학 매디슨 캠퍼스(University of Wisconsin?Madison)의 연구진은 구리로 코팅된 mSiO2에 TRC105를 결합시키는데 세계 최초로 성공했다. TRC105는 인간과 쥐의 엔도글린(mouse endoglin)을 결합하는 가상 단일 클론 항체(chimeric monoclonal antibody)이다.
mSiO2 나노입자들은 생체 적합성이고 비독성이기 때문에 약물 전달 운반체로서 매우 유망하다. 그들의 표면은 쉽게 개질될 수 있고, 그들의 메조기공(mesopore, 약 2~3 nm의 크기)은 상당한 양의 치료 분자들을 보유할 수 있다.
이번 연구진은 생체 내의 종양 세포를 표적하기 위해서 mSiO2 나노입자에 다양한 리간드(엽산[folic acid], 트랜스페린[transferrin], 압타머[aptamer], 헤르셉틴[herceptin])를 결합시켰다. 이번 연구팀은 TRC105-결합된 mSiO2와 64Cu 라벨링된 mSiO2(또는 64Cu-NOTA-mSiO2 ?PEG-TRC105)를 개발함으로써 이 분야에서 중요한 진전을 이루었다. Copper-64은 12.7 시간의 반감기를 가지는데, 이것은 양전자 단층 촬영(positron emitting tomography, PET)에서 일반적으로 이용되고 있고, NOTA는 64Cu 라벨링을 위한 잘 알려진 킬레이터(chelator)이다.
이번 연구진에 의해서 실험된 생체 내 종양 표적 연구는 64Cu-NOTA-mSiO2-PEG-TRC105가 종양 혈관에서 CD105와 TRC105 매개된 결합 때문에 쥐 폐암 부위에서 집적된다는 것을 분명하게 증명했다. 개념적인 증명으로서, 이번 연구진은 동물 속에 독소루비신(doxorubicin, DOX) 탑재된 64Cu-NOTA-mSiO2-PEG-TRC105를 주입함으로써 4T1 종양을 가진 쥐에서 항암 약물 DOX를 성공적으로 전달할 수 있다는 것을 증명했다.
이번 연구진은 잘 수립된 소프트-템플릿 방법을 이용해서 약 80nm의 크기를 가진 mSiO2 나노입자를 합성했다. 그 후에 연구진은 폴리에틸렌글리콜 연결기를 통해서 TRC105와 NOTA에 mSiO2를 결합시켰다. 이런 결합체는 64Cu-NOTA-mSiO2-PEG-TRC105 나노 접합체(nanoconjugate)를 형성하기 위해서 64Cu로 라벨링되었다.
이번 연구진은 나노 접합체에 의해서 전달되는 약물의 양을 더 증가시키고 기능화된 mSiO2의 생체 내 약물 표적화를 향상시키기 위한 방법을 찾고 있다. 다음 단계 실험은 이 나노입자가 이미징(imaging)-유도 기술로 생체 내 암 치료를 할 수 있는 방법을 찾는 것이 될 것이다.
혈관 형성(Angiogenesis)은 기존의 맥관 구조에 새로운 혈관이 형성되는 것인데, 이것은 종양을 성장시키는 역할을 한다. 따라서 종양 맥관 구조에 약물을 표적화하는 것이 종양 세포에 약물을 표적화하는 것보다 훨씬 더 효율적인 방법이다. CD105는 내피세포에 거의 폭넓게 발현되기 때문에 종양 혈관 혈성을 위한 이상적인 표지이다. 이번 연구진은 CD105의 이미징/표적화에 대한 연구를 더 활발하게 수행할 계획을 가지고 있다. 이 연구결과는 저널 ACS Nano에 “In Vivo Tumor Targeting and Image-Guided Drug Delivery with Antibody-Conjugated, Radiolabeled Mesoporous Silica Nanoparticles”라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1021/nn403617j).
그림. (왼쪽) 64Cu-NOTA-mSiO2-PEG-TRC105의 이미지. (오른쪽) 64Cu-NOTA-mSiO2-PEG-TRC105의 주입 후에 4T1 종양을 가진 쥐의 Serial coronal PET 이미지.
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