인체에서 가장 보호받아야 할 장기인 뇌는 외부로부터 철저히 차단되어 있습니다. 이 보호막의 핵심이 바로 BBB(Blood-Brain Barrier, 혈액-뇌장벽)입니다. 그러나 이 장벽은 뇌를 외부 유해물질로부터 막아주는 동시에, 유익한 약물이나 보충제의 전달도 어렵게 만듭니다. 최근 신경질환, 파킨슨병, 알츠하이머병, 우울증 치료제 개발에서 가장 큰 도전 중 하나가 바로 이 BBB를 어떻게 통과하느냐에 있습니다.
BBB란 무엇인가?
BBB는 뇌형관 내피세포들이 긴밀하게 결합되어 형성된 반투과성 장벽입니다. 이 장벽은 혈액 내의 물질이 무분별하게 뇌로 유입되는 것을 막고, 선택적으로 산소, 포도당, 아미노산 등만을 통과시킵니다. BBB는 외부 독소나 병원체로부터 뇌를 보호하여 뇌의 항상서을 유지시킵니다. 뇌세포 손상을 유발할 수 있는 면역세포나 염증 물질을 차단하여 신셩세포를 보호합니다. 또한 약물을 차단하여 대부분의 수용성 약물, 항생제, 단백질, 비타민 등이 BBB를 통과하지 못합니다.
BBB 통과 중요성
파킨슨병, 알츠하이머병, 뇌종양, 조현병, 간질 등 많은 중추신경계 질환은 뇌 안의 병리현상에 의해 발생합니다. 그러나 대부분의 치료제는 BBB를 통과하지 못해 약효를 발휘하지 못하는 한계가 있습니다. 예를 들어, 비타민C와 같은 항산화 물질은 뇌의 산화 스트레스를 줄일 수 있지만, 일반적인 수용성 비타민C는 BBB를 통과하기 어려워 뇌까지 도달하기 어렵습니다. 따라서 BBB 통과 기술은 중추신경계 질환 치료의 핵심이며, 이를 위한 다양한 접근법이 개발되고 있습니다.
BBB 통과 방법
BBB는 지용성(lipid-soluble) 성분에 대해 더 관대합니다. 때문에 많은 연구자들이 약물을 지용성으로 변형해 지용성 보충제, 리포좀 제형, 나노입자 형태로 개발하고 있습니다. 예로 리포좀 비타민C, 지용성 비타민D, 압타민C 등은 BBB를 통과할 가능성이 높은 형태입니다. 또한 나노입자(nanoparticles)를 이용하면 약물의 크기와 성질을 조절해 BBB 투과율을 높일 수 있습니다. 특히 표적화 나노전달체를 이용하면 특정 뇌 영역으로 직접 전달도 가능합니다. 세 번째 방법으로는 캐리어 시스템을 이용하는 방법입니다. 뇌로 자연스럽게 들어가는 물질(포도당, 아미노산 등)의 수송체를 이용해 약물을 탑재하는 방식이빈다. 이는 약물 분자를 수송체의 구조에 맞게 조합해야 하므로 고도 기술이 필요합니다. 네 번째 방법으로는 집중초음파에 마이크로버블을 함께 주입하면 일시적으로 BBB를 열 수 있습니다. 이 기술은 정확한 위치에만 약물을 전달할 수 있는 혁신적인 방법입니다. 마지막으로 비강 투여법(Intransal delivery) 방법이 있습니다. 비강을 통해 직접 뇌로 약물을 전달하는 방식으로, BBB를 우회할 수 있습니다. 점막을 통과해 후각신경을 따라 뇌로 전달되며, 일부 신경질환 치료제 개발에 활용 중입니다.
실제 적용 사례 및 주의사항과 한계
레파도파의 경우 파킨슨병 치료제 중 유일하게 BBB를 통과하는 약물고, 도파민 전구체 형태로 작용합니다. 또한 압타민C와 같은 지용성 비타민C는 뇌세포 보호를 위해 연구되고 있으며, 실제로 뇌에 항산화 물질을 전달할 수 있는 보충제로 주목받고 있습니다. 조울증 치료에 사용되는 리튬은 소분자 혀ㅇ태로 BBB를 자연스럽게 통과합니다. BBB는 환자마다 상태에 따라 투과율이 다를 수 있으며, 일부 질환은 오히려 BBB의 기능을 저하시키기도 합니다. 또한, BBB를 강제로 통과시키는 기술은 정확한 조절이 필수이며, 부작요이나 뇌 손상 가능성도 항상 고려되어야 합니다.
BBB는 신경계 건강을 위한 튼튼한 방어선이지만, 치료를 위한 도전의 벽이기도 합니다. 지용성 제형, 나노기술, 비강투여 등 다양한 방법을 통해 이 장벽을 넘어설 수 있는 길이 열리고 있습니다. 앞으로의 중추신경계 치료제 개발 방향은 'BBB 통과 가능성'을 가장 우선적으로 고려할 것이며, 이는 항산화 보충제로부터 항암제, 신경재생치료제까지 광범위하게 적용될 전망입니다.