의료진이나 환자가 직접 주사 바늘로 약물을 넣어야 했던 인슐린이나 GLP-1 등의 약물을 경구로 복용할 수 있는 방법이 개발돼 주목된다.

캡슐 형태로 약물을 복용한 뒤 위장에서 다른 장기로 약물을 방출하는 기술이 나왔기 때문이다.

현지시각으로 21일 국제학술지 네이처(Nature)에는 캡슐형 약물 전달 기기에 대한 검증 연구 결과가 공개됐다(10.1038/s41586-024-08202-5).

현재 대형 단백질을 포함하는약물의 경우 대부분 주사 형태로 인체에 주입하는 것이 일반화되어 있다. 대표적인 것이 당뇨병 치료에 활용되는 인슐린과 GLP-1 등의 약물이다.

하지만 이같은 주사 방식은 의료진의 도움이 필요하거나 환자가 자가 주사를 하더라고 매우 주의 깊은 관리가 필요하다는 점에서 한계를 드러내고 있는 것이 사실.

이로 인해 학계에서는 이같은 약물을 경구로 투여할 수 있는 방법을 찾기 위해 오랜 기간 노력해 왔다.

하지만 한계는 분명했다. 대형 단백질을 포함하는 약물이나 RNA로 구성된 약물은 소화관에서 쉽게 분해되기 때문에 경구 복용이 불가능했기 때문이다.

하버드 의과대학 및 MIT 교수인 지오바니 트라버소(Giovanni Traverso)가 이끄는 연구진이 캡슐을 통한 전달 방법에 대해 연구를 시작한 배경도 여기에 있다.

만약 위장관으로 투입된 캡슐을 통해 이같은 약물을 전달할 수 있다면 주사제의 한계를 극복할 수 있기 때문이다.

이에 따라 연구진은 두족류, 쉽게 말해 오징어와 낙지, 문어의 움직임에서 힌트를 얻었다. 이들이 몸을 물로 채운 뒤 빠르게 배출해 추진력을 얻는 방식을 주목한 것.

압축 이산화탄소나 스프링 등을 통해 캡슐에서 약물을 빠르게 배출한다면 추진력을 통해 약물을 위장관에서 다른 장기로 분사할 수 있다는 가정을 세운 셈이다.

따라서 연구진은 압축 이산화탄소를 캡슐에 담은 뒤 탄수화물로 이를 봉인하는데 성공했다. 또한 이후 습기나 산성 환경에 노출되면 빠르게 용해돼 일종의 방아쇠 효과를 통해 약물을 분출하는 방법을 고안했다.

아울러 다양한 동물 실험을 통해 약물을 방출하는데 필요한 압력을 계산하고 이에 대한 방향까지 예측하는데 집중했다.

그 결과 연구진은 최소 80 마이크로리터부터 최대 200 마이크로이터까지 위장관에서 필요한 장기에 약물을 쏘는데 성공했다.

이를 통해 연구진은 당뇨병 약물인 인슐린은 물론 오젬픽 등 GLP-1 의 약물을 필요 장기에 송출했다.

그 결과 이렇게 캡슐로 쏜 인슐린의 생체이용률은 31%로 펜 형태의 인슐린 주사의 33%와 큰 차이가 없이 효과적으로 약효를 발휘했다.

지오바니 트라버소 교수는 "오랜 기간 지속해 주사 형태로 약물을 투여해야 하는 당뇨병 환자 등에게 이 기술은 새로운 희망을 제공할 것"이라며 "주사 바늘의 위험성을 한번에 해결할 수 있는 획기적인 방법"이라고 밝혔다.