엑소좀의 약물탑재 연구 <엑소좀 분리후 탑재 - 직접 공동배양>

직접 공동배양(direct co-incubation)은 정제된 엑소좀에 약물을 통합하는 방법이다. Louisville대 Ramesh Gupta 교수팀은 2017년 항암제인 파클리탁셀(Paclitaxel, PTX) 용액을 엑소좀 분산액과 혼합하고 실온에서 배양하여 엑소좀에 PTX를 탑재하였다[1]. 마우스모델에서 파클리탁셀 탑재 엑소좀은 파클리탁셀보다 더 높은 치료효능과 더 낮은 면역학적 독성을 보여주었다. 엑소좀은 소우유에서 차등 원심분리로 분리하였다. 약물과 엑소좀 혼탁액을 실온에서 혼합하였다. 결합되지 않은 약물은 10분 동안 저속원심 분리(10,000×g)로 제거한 후 135,000×g에서 2시간 동안 고속원심분리로 약물이 탑재된 엑소좀을 수집하였다[2].

엑소좀으로의 약물확산을 촉진하기 위해 추가적인 기계적 또는 전기적 힘이 사용되지 않기 때문에 탑재효율이 다른 방법보다 상대적으로 낮은 점이 단점이다.

부하 효율은 약물의 소수성에 영향을 받는 것으로 밝혀졌다. ICL Molly M.Stevens 교수팀은 2015년 소수성화합물인 포르피린이 친수성 유도체보다 더 높은 탑재 효율을 나타냈다는 연구결과를 발표하였다[3].

약물의 분자크기는 또 다른 중요한 요소이다. 분자크기가 작은 화합물은 소포막을 통해 소수성 약물의 확산과 엑소좀으로의 로딩을 촉진 할 수 있다[4].

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[1] Agrawal, Ashish K., et al. "Milk-derived exosomes for oral delivery of paclitaxel." Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine 13.5 (2017): 1627-1636.

[2] Munagala, Radha, et al. "Bovine milk-derived exosomes for drug delivery." Cancer letters 371.1 (2016): 48-61.

[3] Fuhrmann, Gregor, et al. "Active loading into extracellular vesicles significantly improves the cellular uptake and photodynamic effect of porphyrins." Journal of Controlled Release 205 (2015): 35-44.

[4] Saari, Heikki, et al. "Microvesicle-and exosome-mediated drug delivery enhances the cytotoxicity of Paclitaxel in autologous prostate cancer cells." Journal of controlled release 220 (2015): 727-737.