Comparative ocular and systemic pharmacokinetics of lifitegrast delivered by an eye drop and chamber- and surface-loaded contact lenses in rabbits

눈을 치료하는 것은 타이밍과 용량의 게임입니다. 눈의 표면은 이물질을 끊임없이 씻어내는 섬세한 자가 세정 시스템입니다. 사람이 일반적인 안약을 점안하면, 액체가 눈꺼풀 아래의 작은 주머니를 채우지만, 눈의 자연스러운 배수 작용과 깜빡임 동작이 몇 분 이내에 대부분을 쓸어내 버립니다. 이러한 빠른 배출은 약물이 염증이나 감염과 싸우는 데 필요한 더 깊은 조직에 도달하는 양이 극히 일부에 불да 불과하다는 것을 의미합니다. 지속적인 약물 노출이 필요한 건성안(안구 건조증)과 같은 만성 질환의 경우, 수 시간 동안 눈에 일정한 수준의 약물을 유지하는 것이 목표인데, 이처럼 찰나의 접촉은 치료를 어렵고 불규칙하게 만듭니다. 환자들은 필요한 약물 농도를 유지하는 데 어려움을 겪으며, 이는 결국 제대로 된 전달 문제를 해결하지 못한 채 빈번한 재투여의 순환으로 이어집니다.

연구자들은 오랫동안 눈에 약물을 더 오래 머물게 하는 방법을 연구해 왔으며, 그 유망한 방안 중 하나는 치료용 콘택트렌즈입니다. 시력을 교정하기 위해 눈 위에 얹혀 있는 일반 렌즈와 달리, 약물이 로딩된 렌즈는 약물을 직접 표면에 천천히 방출하도록 설계된 저장고 역할을 합니다. 그러나 과학자들이 실험실에서 이러한 렌즈들을 만들어냈음에도 불구하고, 이것이 전통적인 안약보다 실제로 눈 조직에 더 많은 약물을 전달한다는 직접적인 증거는 거의 없었습니다. 토끼를 대상으로 진행된 새로운 연구는 표준 안약과 두 가지 다른 유형의 프로토타입 콘택트렌즈를 비교하여, 라이프테그라스트(lifitegrast)라는 약물이 각막, 결막 및 기타 눈의 부위에 정확히 얼마나 도달했는지를 측정함으로써 이러한 불확실성을 해결하고자 했습니다.

연구팀은 눈 표면을 손상시키는 염증을 차단하여 작용하는 건성안 치료제로 알려진 특정 약물인 라이프테그라스트를 사용했습니다. 그들은 토끼를 위해 세 가지 전달 방식을 준비했습니다: 표준 안약, 액체 약물을 담은 숨겨진 내부 챔버가 있는 콘택트렌즈, 그리고 렌즈 표면에 약물이 직접 코팅된 콘택트렌즈입니다. 연구진은 이 처치들을 동물들에게 투여한 후, 12시간 동안 혈액과 다양한 눈 조직에 존재하는 약물의 양을 정밀하게 측정했습니다. 또한 용액이 눈을 자극하지 않는지 확인하기 위해 안전성 테스트도 병행했습니다.

결과는 전달 방식에 따라 눈이 약물을 어떻게 처리하는지에 대한 명확한 차이를 보여주었습니다. 약물이 안약으로 투여되었을 때, 약물은 혈액과 눈 조직에 빠르게 나타났으나 그만큼 빠르게 사라졌으며, 2시간 이내에 검출 한계 미만으로 떨어졌습니다. 반면, 콘택트렌즈는 시스템 내에 약물을 훨씬 더 오래 유지했습니다. 내부 챔버가 있는 렌즈는 약물을 느리고 꾸준하게 방출하여, 렌즈를 착용한 6시간 내내 눈 속에 일정한 농도를 유지했습니다. 표면 코팅형 렌로은 즉각적으로 대량의 약물을 방출한 뒤 완만한 방출을 보였으나, 이 역시 안약보다는 더 오랜 기간 동안 약물을 검출 가능한 상태로 유지했습니다.

연구진이 안구 조직의 총 약물 노출량을 계산했을 때, 렌즈가 안약보다 훨씬 더 효과적인 것으로 증명되었습니다. 내부 챔버형 렌즈는 안약 대비 각막 내 약물 노출량을 3배 증가시켰습니다. 표면 코팅형 렌즈는 더욱 극적이었는데, 각막 내 약물 노출량을 안약 대비 무려 111배나 증가시켰습니다. 이 엄청난 증가는 콘택트렌즈가 약물을 씻어내려는 눈의 자연스러운 성질을 성공적으로 극복했음을 시사합니다. 연구는 또한 렌즈가 전각막 영역의 액체 제거 속도를 늦춤으로써 눈에 약물을 더 오래 머물게 하여, 약물이 흡수될 수 있도록 렌즈와 눈 사이의 얇은 층 안에 약물을 효과적으로 가두었다는 사실을 발견했습니다.

이 현상이 정확히 어떻게 일어났는지 이해하기 위해, 연구진은 렌즈에서 눈 조직으로 이동하는 약물의 움직임을 시뮬레이션하는 컴퓨터 모델을 구축했습니다. 이 모델은 렌즈가 눈의 약물 처리 방식을 변화시킨다는 것을 확인해주었습니다. 챔버 로딩형 렌즈의 경우, 모델은 렌즈가 착용되어 있는 동안 눈 표면에서 약물이 제거되는 속도가 현저히 감소함을 보여주었습니다. 표면 로딩형 렌즈의 경우, 고농도의 약물이 조직에 직접 맞닿아 있기 때문에 약물이 각막으로 훨씬 더 빠르게 흡수된다는 것을 모델이 나타냈습니다. 연구는 또한 이러한 결과가 인간에게 어떻게 적용될 수 있는지 살펴보았습니다. 인간의 눈 크기에 맞춰 모델을 조정한 결과, 연구진은 콘택트렌즈를 통한 하루 한 번의 투여가 안약의 하루 두 번 투여와 동일한 수준의 각막 약물 노출을 제공할 수 있음을 시뮬레이션했습니다.

연구는 렌즈가 문제점이 없는 것은 아니라는 점도 밝혀냈습니다. 표면 코팅형 렌즈는 가장 많은 양의 약물을 전달했지만, 초기 흡수 이후 각막에서의 제거 속도도 더 빨랐는데, 이는 고농도의 약물이 일부를 다시 표면 쪽으로 밀어냈기 때문인 것으로 보입니다. 또한, 렌즈가 눈 속의 약물 양을 늘렸을 뿐만 아니라 혈류 내 약물 양도 증가시켜, 추가적인 조사가 필요한 안전성 문제를 제기했습니다. 연구진은 이러한 특정 렌즈를 장기간 착용하는 것에 대한 안전성이 충분히 테스트되지 않았으며, 표면 코팅형 버전에서 사용된 고농도가 저농도와 동일한 방식으로 자극 테스트를 거치지 않았음을 언급했습니다.

궁극적으로, 이 연구는 콘택트렌즈가 안약에 비해 눈 조직에 도달하는 약물의 양을 크게 높일 수 있다는 첫 번째 직접적인 증거를 제공합니다. 이 연구는 약물을 표면에 붙잡아 두고 눈의 자연스러운 세정 과정을 늦춤으로써, 콘택트렌즈가 현재의 안약 치료가 가진 주요 한계를 극복할 수 있음을 입증합니다. 표면 코팅형 렌즈가 가장 극적인 약물 전달 효과를 보였지만, 내부 챔버형 렌즈는 더 통제되고 꾸준한 방출을 제공했습니다. 이 결과는 향 만큼 미래에는 약물이 로딩된 렌즈를 하루 한 번 사용하는 것이 매일 여러 번 안약을 넣어야 하는 필요를 대체하여, 만성 안구 질환을 더 일관되고 효과적으로 치료하는 방법이 될 수 있음을 시사합니다. 다만, 저자들은 이러한 결과가 동물 연구와 시뮬레이션에 기반한 것이므로, 이러한 치료가 현실이 되기 전 안전성과 유효성을 확인하기 위한 추가 연구가 필요하다고 경고했습니다.