척추 디스크 퇴행증과 산화 스트레스의 관련성
척추 디스크 퇴행증(Intervertebral Disc Degeneration, 이하 IVDD)은 허리 통증의 주요 원인으로 지목되며, 산화 스트레스와 미토콘드리아의 기능 장애가 질환의 핵심 요인으로 작용한다. 최근 연구에서는 철 의존적 세포 사멸 형태인 '페롭토시스(ferroptosis)'가 IVDD의 병리 과정에서 중요한 역할을 한다는 사실도 확인되었다.
새로운 치료법: 미토콘드리아 표적 나노입자 개발
연구진은 갤릭산(Gallic Acid, GA)에서 유래한 PGA-Cu 나노입자를 기반으로 미토콘드리아 표적화 성능을 강화한 새로운 치료제를 개발했다. 이 나노입자는 특수 설계된 옥타펩타이드(Cys-Lys-His-Gly-d-Arg-d-Tyr-Lys-Phe, SS08)를 결합하여 "PGA-Cu@SS08"으로 명명되었다. 또한 이 나노입자를 하이드로젤 매트릭스에 통합시켜 나노복합 하이드로젤 형태로 제작, 치료 효과를 극대화했다.
산화 스트레스 조절과 미토콘드리아 보호
나노입자는 미토콘드리아에 정확히 표적화되어 생성된 활성산소를 제거하고 미토콘드리아의 기능을 유지한다. 또한, 표면에 풍부한 페놀성 하이드록실기와 SS08 펩타이드의 히스티딘 잔기를 통해 철 이온을 킬레이트 처리할 수 있는 특성을 가지고 있다.
NRF2 경로 활성화와 페롭토시스 억제
RNA 시퀀싱 분석 결과, PGA-Cu@SS08 나노입자가 NRF2 신호 경로를 활성화하여 페롭토시스를 완화시키고 철 과부하를 줄이는 것으로 나타났다. 이는 세포 내 철 저장 단백질의 자가포식을 억제함으로써 가능했다.
생체적합성과 디스크 기능 개선
나노복합 하이드로젤은 우수한 생체적합성과 생분해성을 자랑하며, 동시에 물리적 강도를 향상시켜 척추 디스크의 성능을 개선하는 데 기여한다. PGA-Cu@SS08은 하이드로젤에서 지속적으로 방출되어 디스크 높이를 복구하고 조직의 수분 유지 능력을 증진시키는 데 도움을 준다.
향후 척추 디스크 퇴행증 치료의 기대
PGA-Cu@SS08 기반 나노복합 하이드로젤은 산화 스트레스와 철 과부하를 효과적으로 완화하며, 조직 수화와 재생 가능성을 높이는 혁신적 치료법으로 평가받고 있다. 이는 IVDD 환자들의 통증을 완화하고 삶의 질을 개선하는 데 있어 중요한 도약점이 될 전망이다.
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