연구동향

제목 국내 연구진, 암세포 치료율 높인 나노 합성물질 개발
작성일 2018-01-08 조회수 69
작성자 관리자
치료가 어려운 암(癌)세포를 효과적으로 제거할 수 있는 ‘항암 나노(Nano) 약물전달체’를 국내 연구진이 개발했다.

이 기술은 재발 가능성이 큰 저산소 상태의 암세포 제거에 유용해 수술이나 방사선 치료가 어려운 암 환자들의 대안 치료 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 있다.

남기택·유성숙 연세대 의과대학 교수(의생명과학부)팀과 윤주영 이화여대 자연과학대학 교수(화학나노전공)팀은 첨단 나노기술을 이용해 합성한 항암물질을 유방 암세포에 근접시킨 후 레이저를 쪼여 활성화시킨 결과 높은 암세포 사멸 효과를 거뒀다고 8일 밝혔다. 
 
남기택 연세의대 교수, 윤주영 이화여대 자연과학대 교수(사진 왼쪽부터) / 세브란스병원 제공
 남기택 연세의대 교수, 윤주영 이화여대 자연과학대 교수(사진 왼쪽부터) / 세브란스병원 제공
수술이 어렵거나 수술 후 남아있는 암세포를 제거하기 위해 많은 암환자들이 방사선 치료를 받는다. 방사선에서 나온 에너지가 암 세포주변에서 ‘활성산소’를 발생시켜 암세포 유전자(DNA)를 파괴해 없앤다. 

하지만 ‘저산소(hypoxia)상태’의 암세포는 높은 비율로 살아남아 다시 성장, 증식해 재발 가능성이 크다. 저산소 상태의 암세포는 항암 방어 기전이 강해 더 센 방사선 조사량과 치료횟수, 항암약물 병행 치료를 해야 해 환자와 의료진에게 큰 부담이다.

연구진은 이러한 저산소 상태의 암세포를 사멸시키는 치료법으로 ‘광(光)역학 치료법’(PDT)에 주목했다. 광역학 치료는 암 환자에게 치료제를 주사한 후에 인체에 해가 없는 적외선 영역대의 레이저 빛을 암 발생 부위에 조사해 치료제 내 ‘광민감제’의 화학 반응을 유도해 활성산소를 만들어 암세포의 사멸을 유도한다.

하지만 암세포만을 골라 치료반응을 일으키는 기능(선택성)이 약해 주변 정상조직에도 손상을 유발하는 한계가 있었다. 이 때문에 현재는 소화기계 암이나 후두암, 폐암 등 일부 암에서 수술이나 방사선치료가 어려운 환자들의 보조 치료법으로만 쓰이고 있다.

연구진은 이러한 광역학 치료법의 한계를 해소하기 위해 치료제가 암세포에만 달라붙는 선택성을 높이고 주변 정상조직에는 영향을 최소화하는 기술 개발에 나섰다.

첨단 ‘초분자 나노 구조’ 기술을 통해 ‘아연프탈로시아닌(Zinc(II)phthalocyanine)유도체 Pcs’를 광민감제로 만들고, 항암물질인 ‘미톡산드론(Mitoxantron·MA)’의 합성물질 ‘Pcs-MA’를 만들었다. 

이후 새 합성물질의 항암효과를 검증하기 위해 실험용 쥐를 이용해 비교대조군 실험을 시행했다. 난치성 유방암인 삼중 양성 유방암 세포주를 마우스에 이식해 암세포를 발현시킨 후 ‘광민감제 Pcs’, ‘항암물질 MA’, ‘광민감제Pcs+항암물질MA 합성물질(이하 Pcs-MA)’ 세 가지를 각각 투여하고 암 부위에 레이저를 1회만 조사했다. 

20일 후 마우스의 암세포 크기를 측정한 결과, Pcs-MA 합성물질은 80% 이상 암세포를 축소했다. 반면, 광민감제Pcs와 항암물질 MA를 단독 투여한 경우 암세포의 성장을 억제하지 못해 약 400% 증가했다.

암세포의 저산소 상태를 보여주는 에이치아이에프원-알파(HIF1-alpha)가 줄어들면서 세포 내 산소 수치가 올라가고 Pcs의 활성도는 더 활발해져 암세포 사멸효과가 커지는 것도 확인됐다. 또 Pcs-MA 합성물질은 투여한지 24~48시간 이내로 실험 쥐의 소변으로 배출됐다.

남기택 교수는 “Pcs-MA 합성물질이 주변 정상세포보다 유독 유방암 세포에만 선택적으로 강하게 반응하는 것을 확인했다”며 “광민감제(Pcs)가 레이저에 의해 활성화되면서 활성산소를 일으키고 여기에 항암물질(MA)의 이중 항암 효과로 기대 이상의 암세포 사멸 효과를 거뒀다”고 말했다.

유성숙 교수는 “이번 실험에서 기존 광역학치료의 단점으로 꼽힌 정상조직 손상이 거의 없었고, 수일 동안 광역학 치료제가 몸속에 남아 주요 내부 장기에 독성을 나타내는 증상도 보이지 않았다”고 밝혔다.

남 교수는 “추후 Pcs-MA가 어떠한 원리로 암세포의 저산소 상태를 개선시키는지 찾을 수 있다면 많은 난치성 암 치료에 새로운 돌파구를 열 수 있을 것”이라고 기대했다.

연구팀은 유방암을 비롯한 간암, 위암 등 다양한 고형암세포에 대한 Pcs-MA 새 합성물질을 활용한 광역학치료의 사멸 효과연구를 추가 진행해, 암세포 사멸 효과성과 안정성을 확인할 계획이다.

한편 이번 연구는 국가마우스표현형사업단과 과학기술정보통신부(舊미래창조과학부) 리더 연구자 지원 사업의 후원으로 이뤄졌으며, 연구 결과는 국제 나노과학 학술지인 ‘미국화학회 나노’(ACS Nano, IF 13.9)지 최근호에 발표됐다.

 
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