안 표면과 안저 질환을 동시에 치료하는 차세대 나노코팅 기술

당뇨병 환자는 평생에 걸쳐 각막증 (DK) 과 망막증 (DR) 과 같은 안의 전방과 후방 합병증을 동시에 앓는 경우가 많아 시력과 삶의 질에 심각한 영향을 미칩니다. 그러나 현재 치료법은 안 표면 질환에는 점안 요법이, 안저 질환에는 유리체 주사가 사용되는 등 각각 독립적으로 관리되는 것이 일반적입니다. 점안약은 각막이나 혈안장벽과 같은 생리학적 장벽으로 인해 안저로의 약물 도달이 어렵고, 반면 유리체 주사는 안 표면의 합병증을 치료할 수 없으며 환자의 부담과 합병증 위험도 과제로 남아 있습니다. 이렇듯 안 표면과 안저의 합병증을 동시에 관리하는 비침습적이고 효과적인 전략의 확립이 시급합니다.

본 연구에서는 점안 후 안 표면에 그 자리에서 형성되는 투과성 약물을 탑재한 생체 활성 나노코팅을 통한 '이중 부위 개입 전략'을 제안했습니다. 이 나노코팅은 폴리페놀, 금속 이온, 리포좀, 그리고 투과성 약물의 혼합물을 점안함으로써 순간적으로 형성되어 안 표면에 강력하게 부착합니다. 코팅에 포함된 폴리페놀과 리포좀은 각각 항염증 활성과 눈물막 형성 성분을 제공하여 안 표면 장애를 상승적으로 완화합니다. 또한, 나노코팅의 다공성 네트워크 구조가 약물의 지속 방출을 가능하게 하여 안 내 약물 전달을 실현하고 안저 증상을 개선했습니다. STZ 유도 및 Ins2-C96Y 형질전환 마우스 모델을 이용한 검증 결과, 이 시스템이 당뇨병성 각막증과 망막증을 동시에 치료할 수 있음이 입증되었습니다.

연구에서는 비타겟 대사체학 분석을 통해 당뇨병 마우스의 망막에서 과발현된 대사산물을 동정하여 용해성 에폭사이드 가수분해효소 (sEH) 를 치료 타겟으로 특정했습니다. 타겟 억제제인 t-AUCB 를 투과성 약물로 채택하고, 에피카테킨 (EGCG), 철 이온 (Fe3+), 그리고 수소화 대두 인지질 (HSPC) 리포좀을 조합하여 나노코팅을 구축했습니다. 금속 이온과 폴리페놀 및 지질의 배위 결합을 통해 나노코팅은 안 표면에 신속하게 형성되어 지속적으로 부착합니다.

• 나노코팅 형성: EGCG, Fe3+, HSPC 리포좀, t-AUCB 혼합물을 점안하여 그 자리에서 금속 - 페놀 네트워크 형성
• 안 표면 기능: 항염증 작용 (폴리페놀 유래) 과 보습·윤활 작용 (리포좀 유래) 을 통한 각막 보호
• 안저 전달: 다공성 구조를 통한 약물의 지속 방출 및 각막·혈안장벽을 통과하는 투과성 약물의 망막 도달
• 모델 검증: STZ 유도 당뇨병 마우스와 Ins2-C96Y 형질전환 마우스를 이용한 양 질환 동시 치료 효과 평가

본 연구는 안과 영역의 신약 개발 전략에 새로운 패러다임을 제시합니다. 기존 점안 요법으로는 도달이 어려웠던 안저 질환에 대해 비침습적인 점안 투여로 유효한 약물 농도를 달성할 가능성을 보였습니다. 또한, 안 표면의 염증 억제와 각막 재생을 촉진하는 기능과 안저의 혈관 병변을 억제하는 기능을 하나의 시스템으로 통합한 점은 다발성 합병증을 동반하는 만성 질환 치료에서 매우 중요합니다. 특히, sEH 억제제의 국소 투여를 통한 당뇨병성 망막증 개선은 전신 투여에 의존하지 않는 새로운 치료 경로로 기대됩니다.

본 연구에서는 당뇨병성 망막증과 각막증의 병리를 재현하기 위해 두 가지 다른 마우스 모델이 사용되었습니다. 하나는 STZ(스트렙토조토신) 투여에 의한 급성 고혈당 모델이고, 다른 하나는 Ins2-C96Y 변이를 가진 유전성 당뇨병 마우스입니다. 이러한 모델들은 서로 다른 발병 기전을 가진 당뇨병 합병증을 포괄적으로 평가하는 데 필수적입니다. Cyagen 이 제공하는 유전자 편집 마우스 모델이나 질환 모델은 유사한 복잡한 안과 질환의 기전 규명 및 신규 약물 전달 시스템의 전임상 평가에서 중요한 연구 도구가 될 수 있습니다. 특히, 특정 유전자 변이를 재현한 형질전환 마우스는 유전성 안 질환 연구에서 유용합니다.

본 논문에서 보고된 생체 활성 나노코팅 기술은 안 표면과 안저를 동시에 치료하는 획기적인 비침습적 접근법입니다. 이 기술은 점안이라는 간편한 투여법으로 안 표면의 염증 억제·보습 효과와 안저로의 지속적 약물 전달을 동시에 실현했습니다. 당뇨병성 각막증과 망막증의 동시 치료 효능이 마우스 모델에서 입증된 것은 향후 안과 영역의 신약 개발 및 전임상 연구에 큰 시사점을 줍니다.