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혈액 속 약물 농도 파악하고, 적정량 투여까지 한번에

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혈액 속 약물 농도 파악하고, 적정량 투여까지 한번에

2017.05.10 23:00
스탠포드대 제공
스탠포드대 제공

커피 한 잔에 잠 못 이루는 사람이 있는가 하면, 하루 종일 커피를 달고 살아도 잠만 잘 자는 사람도 있다. 카페인에 대한 민감성이 사람마다 제각각이기 때문이다. 카페인 뿐 아니라 감기약 등 각종 화합물에 대한 반응은 사람마다 서로 다르다.

 

미국 연구진이 살아있는 동물의 체내 약물 농도를 실시간 감시하고, 직접 적정량을 투여하기도 하는 바이오센서를 개발했다. 피터 메이즈 미국 스탠포드대 교수팀은 약물에 대한 민감성을 파악한 뒤, 투여량을 조절해 체내 항상성 유지를 돕는 ‘루프 시스템’을 개발했다고 학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)’ 10일자에 발표했다.

 

루프 시스템은 혈액 내 약물 농도를 감시하는 바이오센서, 객체의 약물에 대한 민감성을 고려해 적절한 투여량을 계산하는 제어시스템 그리고 계산된 만큼의 약물만 투여하는 펌프 등 3가지로 구성된다.

 

핵심은 분자집게로 알려진 ‘압타머’다. 압타머는 한 가닥으로 이뤄진 DNA로 작은 화합물이나 바이러스, 중금속, 단백질 등의 존재 여부에 따라 활성이 달라진다. 센서가 압타머의 변화를 감지해 혈류 속 약물의 양을 파악하는 식이다. 혈류 속 약물의 양이 많을수록 압타머도 많이 변화하고 제어시스템이 이를 파악해 환자에게 적절한 약물의 양을 결정한다.

 

연구진은 루프 시스템으로 항암제의 양을 조절하는 동물실험에도 성공했다. 실험쥐에게 루프 시스템을 통해 항암제의 일종인 ‘독소루비신’을 투여하자, 쥐마다 서로 다른 신체적 특성에도 불구하고 혈류 속 약물의 농도를 일정하게 유지했다. 연구진이 다른 약물을 투여해 인위적으로 체내 환경을 바꿔도 시스템이 스스로 투여량을 조절해 체내 항상성을 유지했다.

 

사람에게 이 시스템을 적용하려면 임상시험을 거쳐야 한다. 연구진은 체내 독성이 없는 압타머의 특성을 이용해 이 시스템을 체내에 이식하거나 착용하는 형태의 기기를 개발할 계획이다.

 

메이즈 교수는 “당뇨병 환자에게 적용할 경우 체내 포도당 농도는 물론, 포도당 농도를 조절하는 인슐린, 글루카곤 등의 물질까지 감시할 수 있기 때문에 사실상 췌장의 기능을 재현할 수 있는 셈”이라며 “개인 맞춤형 의료의 발전을 도울 것”이라고 말했다.

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