단백질 기반의 의료용 치료에 나노입자를 이용하는 것은 쉬운 일이 아니다. 과학자들은 이것을 수행할 수 있지만, 단백질과 나노입자 간의 결합은 쉽게 분리된다. 이런 문제 때문에 단백질을 이용한 의료용 치료로 심각한 질병을 치료하기가 어렵다. 그러나 이것은 곧 변할 수 있다. 

뉴욕주립대의 버팔로 캠퍼스(University at Buffalo)의 연구진은 나노입자와 단백질을 서로 혼합함으로써 단백질을 나노입자에 쉽고 효과적으로 결합시킬 수 있는 새로운 방법을 발견했다. 이 연구결과는 저널 Nature Chemistry에 4월 20일자로 게재되었다. 이것은 HIV 백신을 개발하는데 유망하고 암 세포를 표적할 수 있는 방법을 보여주고 있다. 

“과학자들은 잠시 동안 단백질을 나노입자에 부착시킬 수는 있다. 그러나 제어된 환경에서 효율적으로 수행하는 것은 상당히 어렵다. 그동안 체내에서 작동될 수 있는 간단한 방법이 개발된 적이 없었다”고 이 연구를 이끌었던 Jonathan F. Lovell 조교수가 말했다. 그는 “우리는 나노입자에 단백질을 쉽게 부착시킬 수 있고 붙지 않는 벨크로(Velcro)처럼 서로 유지하게 할 수 있다”고 덧붙였다. 

이번 연구진은 엽록소(천연 색소), 인지질(식물성 기름과 유사한 지방), 코발트(자기, 방수, 고강도 합금에 종종 사용되는 금속)로 만들어진 나노입자를 사용했다. 한편, 단백질은 폴리히스티딘-태그(polyhistidine-tag)라고 불리는 아미노산 사슬로 변형된다. 의학에는 드문 경우이지만, 폴리히스티딘-태그는 단백질 연구에 폭넓게 사용되고 있다. 그 후에, 이번 연구진은 물속에 변형된 단백질과 나노입자를 혼합시켰다. 단백질의 한쪽 말단은 나노입자의 외부 층 속에 삽입되고, 이것의 나머지 부분은 촉수처럼 돌출된다. 

새로운 결합 모델의 유용성을 조사하기 위해서, 이번 연구진은 이것에 보조제를 추가했다. 보조제는 백신과 약물 치료의 효능을 향상시키는데 사용되는 면역제이다. 이 연구결과는 인상적이다. 3가지 요소(보조제, 단백질, 나노입자)는 HIV에 대항해서 면역 반응을 자극하는 역할을 한다. 

이번 연구진은 암 세포를 표적하는 단백질을 사용했다. 다시 말하면, 이 연구결과는 자동 추적 미사일처럼 종양을 추적하는 역할을 하는 새로운 결합 모델을 제시하고 있다. 표적된 나노입자들은 체내의 모든 곳에 항암 약물을 방출하도록 특정 암 세포를 표적할 수 있기 때문에 암 치료를 향상시킬 수 있는 잠재력을 가진다. 이번 연구진은 백신에 대한 더 엄격한 조사와 종양 표적 기술을 추가적으로 수행할 계획을 가지고 있다. 인간에 대한 임상 시험은 궁극적인 목표이다.