약리작용

Liposomal Doxorubicin의 작용기전과 리포좀 제형기술, 항암치료의 진보

goosle-2 2025. 4. 18. 20:58

항암제의 효과를 높이면서도 부작용은 최소화하고자 하는 연구는
오랜 시간 항암치료 분야의 핵심 과제였습니다.
그 해답 중 하나로 주목받는 것이 바로 Liposomal Doxorubicin입니다.

독소루비신(Doxorubicin)은 강력한 세포독성을 가진 대표적인 항암제이지만,
심장독성과 같은 부작용 때문에 고용량 투여에 제한이 있는 약물입니다.
이러한 한계를 개선하기 위해 리포좀 제형 기술(Liposomal formulation)이 도입되었고,
그 중에서도 Non-Pegylated Liposomal Doxorubicin(NPLD)은
약물의 안전성과 종양 표적 효과를 획기적으로 향상시킨 제형으로 각광받고 있습니다.

이번 글에서는 독소루비신의 작용기전, 리포좀화 기술의 원리,
Liposomal Doxorubicin의 구조적 특징과 임상적 장점에 대해 살펴보겠습니다.

Liposomal Doxorubicin의 작용기전과 리포좀 제형기술, 항암치료의 진보

1. 독소루비신의 항암 작용기전

Doxorubicin은 다양한 고형암과 혈액암에서 사용되는 항암제이며, 다음과 같은 작용기전을 가집니다:

  • Topoisomerase II 억제: DNA 복제 및 전사 중 핵심 역할을 하는 효소를 억제하여
    DNA 이중가닥 절단을 유도하고, 암세포의 세포사멸(Apoptosis)을 촉진합니다.
  • DNA 염기 삽입 (Intercalation): DNA 사슬에 끼어 들어가 이중 나선 구조를 변형시키고
    전사 및 복제 기능을 방해합니다.
  • 활성산소종(ROS) 생성: 세포 내에서 활성산소를 유도하여, 세포막과 미토콘드리아를 손상시켜
    추가적인 암세포 사멸 효과를 유도합니다.

이처럼 강력한 항암 효과에도 불구하고, 심근세포에도 비특이적으로 작용해 심장독성을 유발한다는 단점이 있습니다.
이를 해결하기 위한 대안으로 개발된 것이 바로 리포좀화 제형입니다.

2. 리포좀 제형 기술(Liposomal formulation)이란?

리포좀은 인지질 이중막으로 구성된 나노 입자형 인공 캡슐입니다.
이 구조에 약물을 담으면 체내에서 다음과 같은 이점을 가질 수 있습니다:

  • 약물 안정성 증가: 활성 물질을 리포좀 내부에 보호하여 외부 환경에서 분해 방지
  • 지속 방출(Sustained release): 약물을 천천히 방출하여 혈중 농도 유지
  • 종양 선택성 증가: 종양 부위 혈관의 누수성을 이용해 정상세포보다 암조직에 선택적으로 축적
  • 부작용 감소: 심장, 간, 신장 등의 정상 조직으로의 약물 노출이 제한됨

리포좀화된 독소루비신 제품은 PEGylated (도시실®, 카엘릭스® 등)와
Non-Pegylated (NPLD) 두 가지가 있으며,
이 중 NPLD는 PEG 코팅이 없는 리포좀 구조로 심장 독성을 현저히 줄인 제품으로 주목받고 있습니다.

3. Non-Pegylated Liposomal Doxorubicin(NPLD)의 구조적 특징

NPLD는 약 150~250nm 크기의 리포좀 입자로,
난황 인지질(Egg phosphatidylcholine)과 콜레스테롤을 약 55:45의 비율로 구성한 지질 이중막을 형성합니다.
이 지질막 안에는 수용성 도소루비신 분자가 다수 함유되어 있으며,
리포좀 내부의 산성 환경에서 양성자화(protonation)된 상태로 안정화됩니다.

NPLD는 다음과 같은 구조적 기전을 통해 약물 전달 효율을 극대화합니다:

  • 99% 이상 약물 봉입률로 혈중에서 자유 약물 농도 감소
  • 비정상적인 종양혈관 투과성(EPR 효과)을 활용해 정상 조직보다 종양에 선택적 축적
  • 지속적인 약물 방출로 치료 효율 상승
  • MPS(단핵 탐식세포계)에 의한 제거 회피, 약물의 순환시간 증가

이러한 구조는 기존 독소루비신 대비 심장 독성을 줄이고,
약물 효율을 높이는 기반이 됩니다.
(참고문헌: Cancers 2021, 13(17), 4421)

4. Liposomal Doxorubicin의 임상적 장점과 적용 분야

리포좀화 독소루비신은 다음과 같은 임상적 장점을 가집니다:

  • 심장 독성 감소: NPLD는 심근세포에 거의 분포하지 않으며,
    좌심실 박출률(LVEF) 저하 위험이 낮고 심부전 발생률도 감소한 것으로 보고됨
  • 더 높은 누적 용량 투여 가능: 심장에 미치는 영향이 적어 고용량 사용이 가능
  • 주사 부위 부작용 감소: 리포좀은 점성이 낮고 조직 손상을 줄여 정맥 주사 시 안전성 향상
  • 고형암 및 혈액암 다중 적용: 난소암, 유방암, 다발성 골수종, 카포시육종 등에 널리 사용

단점으로는 손발 피부 증후군, 피부발진, 비용 부담,
일부 고형암에서 침투 제한성 등이 보고되고 있으며, 이를 보완하기 위해
차세대 리포좀 기술이 활발히 개발 중입니다.

5. 약물의 효능은 제형기술에서 완성된다

Liposomal Doxorubicin은 단지 ‘캡슐화된 항암제’가 아니라,
약리학적 설계와 생물학적 이해를 바탕으로 정밀하게 조율된 약물전달 플랫폼입니다.

기존 독소루비신이 가진 강력한 항암 효과를 유지하면서도,
심장 독성을 최소화하고 종양 선택성을 높인 NPLD는
항암제의 한계를 제형 기술로 극복한 대표 사례로 손꼽힙니다.

앞으로도 약물의 효능과 안전성을 동시에 확보하기 위해서는,
성분뿐 아니라 ‘약물이 어떻게 전달되는가’에 대한 기술적 고민이 함께 이루어져야 합니다.

 

출처 참고:
본 글은 Cancers 저널에 게재된 논문 "Liposomal Anthracyclines in Cardio-Oncology: From Clinical Evidence to Molecular Mechanisms" (2021, 13(17), 4421)을 참고하여 작성되었습니다.