극한 조건에서 생존할 수 있는 것으로 알려진 미세동물인 완보동물의 단백질이 A형 혈우병에 대한 대체 요법을 안정화하는데 사용될 수 있으며, 냉장 없이 더 오랜 기간 동안 치료제를 보관할 수 있게 한다는 연구 결과가 밝혀졌다.

와이오밍 대학의 조교수이자 해당 연구의 공동 저자인 토마스 부스비(Thomas Boothby, PhD) 박사는 대학 보도 자료에서 “우리의 작업은 완보동물의 단백질을 사용하여 실내, 또는 심지어 높은 온도에서 안정적이고 건조한 상태에서 8번응고인자(FVIII) 및 기타 많은 의약품을 안정화 할 수 있다는 원리 및 증거를 제공했다”라고 말했다. 그는 이어 이러한 이론을 통해 중요한 생명을 구하는 많은 의약품을 세계 어디에나 제공할 수 있을 것이라고 덧붙였다. 이 연구는 “건조 내성의 자연 및 조작된 매개체는 인간 혈액응고인자 VIII를 건조 상태에서 안정화시킨다”라는 제목으로 Scientific Reports 저널에 발표되었다.

FVIII 제품은 살아있는 유기체에서 발견되는 구성 요소를 포함하거나 구성 요소로 만들어진 약물인 생물학적 요법의 한 유형이다. 다른 생물학적 요법과 마찬가지로 FVIII 제품은 일반적으로 실온에서는 그다지 안정적이지 않기 때문에 일반적으로 장기 보관 및 운송을 위해서는 차갑게 보관해야 한다. 이 과정을 콜드체인(cold-chain)이라고 부르며 세계 여러 곳에서 이러한 치료제를 사용하는데 주요 장벽이 되곤 한다.

연구원들은 “이상적인 상황에선 저온 안정화가 효과적일 수 있지만, 세계의 외딴 지역이나 개발도상국에서는 저온 유통망이 원활하게 작동하는데 필요한 냉동고, 전기 시스템 및 백업 발전기와 같은 필수 인프라를 구입하고 유지하는 것이 불가능하거나 어려울 수 있다”라고 말했다.

물곰(water bear)이라고도 알려진 완보동물은 극한 상황에서 생존하는 능력으로 잘 알려진 미세동물이다. 그들은 높은 열(섭씨 151도 이상)이나 추운 온도(섭씨 -273도)에 노출된 후에도 생존하는 것으로 기록되어 있다. 또한 그들은 거의 완전히 건조된 상태에서도 살아남을 수 있으며 우주의 진공 상태에서도 견딜 수 있다. 완보동물의 생명력에 대한 핵심 중 하나는 여러 가혹조건에서 유리화라는 과정을 거칠 수 있다는 것이다.

세포의 단백질에서부터 FVIII 제품과 같은 생물학적 요법의 활성 성분에 이르기까지 모든 분자는 끊임없이 움직인다. 분자는 고온에서 더 빨리 움직이고 떨어져 나가기 쉽기 때문에 혈우병 치료제를 장기간 안정적으로 유지하기 위해서는 냉장 보관이 필수적이다. 유리화는 완보동물의 세포 내부를 더 두껍고 젤 같은 농도로 바꾸어 분자가 떨어지지 않도록 제자리에 고정시키는 과정이다. 특히 이 과정은 세포 단백질과 생물학적 치료법을 손상시킬 수 있는 얼음 결정을 형성하지 않는다. 연구원들은 “자연에서 관찰되는 유리화는 분자활동을 줄이고, 결정화를 최소화하는 콜드-체인의 두가지 주요 작업을 수행하지만 저온이 필요하지 않았다”라고 연구 결과에 적시했다. 완보류는 특정 특수 단백질과 설탕 분자를 생산하여 유리화를 달성했다.

연구자들은 여러 유리화 관련 분자들을 테스트하여 약물의 장기 보관에서 흔히 발생하는 두 가지 유형의 가혹조건인 고온 및 수분 함량의 변화에서 FVIII의 안정성을 향상시킬 수 있는지 여부를 확인하였다. 연구 결과는 테스트된 분자 중 몇 가지, 특히 CAHS D라고 하는 완보동물 단백질이 이러한 가혹조건 조건에서 FVIII의 응고 활동을 효과적으로 보존할 수 있음을 보여주었다.

부스비 박사는 “이 연구는 건조 보존 방법이 생물학적 제제를 보호하는 데 효과적일 수 있음을 보여주며, 생명을 구하는 의약품을 안정화하는 편리하고 간단하며 경제적인 수단을 제공할 수 있다”라고 말했다. 그는 이어 “이것은 세계의 외딴 지역이나 개발도상국의 글로벌 식품 및 기타 생체 분자 생산 경제를 육성하는 데에도 도움이 될 것이다”라고 덧붙였다.

또한 연구팀은 CAHS D의 구조를 젤과 같은 구조로 형성하는 변인을 변경하면 보호 특성이 변경될 수 있음을 보여주었다. 구체적으로, 젤 경향이 있는 형태의 단백질이 FVIII 제품을 고온으로부터 보호하는 데 더 나은 반면, 덜한 형태의 젤 경향이 있는 형태는 다양한 수위 조건에서 더 유리하다는 것을 발견하였다. 이것은 CAHS D 및 기타 유리화 관련 단백질이 “생물학적 안정화와 관련하여 특정 기능을 제공하도록 조정될 수 있음을 시사한다”라고 연구원들은 말했다.

[헤모라이프 황정식 기자]