"산화·염증·복구 한번에"…장 허혈 손상, 나노입자로 잡는다

중국 연구진이 장 허혈-재관류 손상 과정에서 나타나는 산화 스트레스, 염증, 조직 손상을 한 번에 해결할 수 있는 새로운 나노입자 플랫폼을 개발했다.

충칭의과대학 리통, 주펑, 장지엔보 교수 공동 연구팀은 이 같은 내용의 연구 결과를 지난 3월 31일 국제학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 게재했다.

장 허혈-재관류(I/R) 손상은 급성기에는 산화 스트레스와 염증 반응을, 회복기에는 장벽 기능 손상과 세균 전이를 유발하는 복합적인 병리 과정을 보인다. 기존 치료법은 이러한 이중적 특성에 효과적으로 대응하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 프러시안 블루(PB) 나노입자를 기반으로 새로운 나노복합재 'MPB@TA-Cu-Ma'를 개발했다. 이 플랫폼은 타닌산(TA)과 구리(Cu)를 이용해 활성산소(ROS) 제거 능력을 극대화하고 혈관신생을 유도하는 기능을 더했다.

또한, 염증 소멸을 유도하는 물질인 마레신1(MaR1)을 탑재해 면역 반응을 조절하도록 설계했다. 이를 통해 손상 급성기에는 대식세포의 파이롭토시스(pyroptosis)를 억제하고, 회복기에는 조직 복구를 촉진하는 M2형 대식세포로의 전환을 유도한다.

실험 결과, 이 나노플랫폼은 시험관(in vitro) 환경에서 활성산소 수치를 50.15% 감소시켰다. 동물모델에서는 장 허혈-재관류 손상 후 6시간 내에 대식세포의 파이롭토시스를 억제했으며, 96시간 후에는 장 점막의 완전성을 나타내는 지표(Occludin) 발현을 1.98배, 혈관신생 관련 지표(CD31) 발현을 3.6배 높였다.

연구팀은 전사체 분석을 통해 ▲NLRP3/caspase-1 경로 억제를 통한 세포 파이롭토시스 차단 ▲DEFA1, DSG1 발현 상향 조절을 통한 상피세포 복구 촉진 ▲VEGF, ACE 발현 상향 조절을 통한 혈관 재생 촉진 등 세 가지 핵심 작용 기전을 규명했다.

결론적으로 MPB@TA-Cu-Ma 나노플랫폼은 항산화, 항염증, 조직 복구 기능을 동시에 수행하며 장 허혈-재관류 손상에 대한 새로운 동시적·적응적 치료 전략을 제시했다.