단국대학교는 강래형 제약공학과 교수 연구팀이 김도경 경희대학교 교수·김윤학 부산대학교 교수 연구팀과 함께 셀레늄(Selenium) 치료제의 효능과 안전성을 극대화할 수 있는 통합 설계 가이드라인을 발표했다고 18일 밝혔다.
셀레늄은 몸의 활성산소를 억제해 세포 사멸(페롭토시스, Ferroptosis)을 막는 필수 항산화 물질이다. 최근에는 암 및 퇴행성 뇌질환 치료의 소재로 주목받고 있다. 하지만 적정량을 벗어나면 독성을 띠는 특성이 있어 치료제로 활용하기 위해서는 정밀한 제어 기술이 필수적이다.
그동안 셀레늄을 활용한 다양한 치료 소재가 개발됐으나 분자·나노·고분자 등 소재 형태가 다양해 이를 아우를 수 있는 통합적 설계 기준은 부족했다. 강 교수팀은 이를 극복하기 위해 셀레늄 소재의 기능을 좌우하는 4대 핵심 지표를 정의하고 이를 기반으로 한 '공통 설계 지도'를 제시했다.
연구진이 정의한 4대 지표는 △셀레늄의 화학적 상태(Species) △주변 구조와의 결합 방식(Bonding motif) △소재 내 위치(Placement) △작동 환경(Trigger window) 등이다. 이 기준에 따라 소재를 설계하면 암 조직의 산성도나 특정 생체 신호에 선택적으로 반응해 약물을 방출하거나 치료 기능을 수행하는 프로그래밍 소재를 제작할 수 있다.
이번 연구는 경험에 의존하던 기존 방식에서 벗어나 데이터와 설계 원리에 기반해 치료 효과를 예측하고 조절할 수 있는 체계를 마련했다는 점에서 의미를 갖는다. 항암 치료뿐만 아니라 파킨슨병, 뇌졸중 등 세포 사멸과 관련된 난치성 질환 분야에서도 치료 플랫폼으로 활용될 것으로 기대된다.
강 교수는 "파편화된 셀레늄 치료 소재의 설계 방식을 하나로 묶어냈다"며 "환자 개개인의 질병에 맞춰 선택적으로 작동하는 정밀 의료 소재를 개발하는 데 중요한 이정표가 될 것"이라고 말했다.
한편 이번 연구 결과는 'Design Principles and Recent Advances for Redox-Programmable Selenium-containing Therapeutic Materials'라는 제목으로 화학·재료과학 분야 국제학술지 'Advanced Composites and Hybrid Materials'(IF=21.8)에 게재됐다.
