원자력연, 활성산소 통해 암 사멸시키는 나노물질 개발

향후 대장암 등 다양한 세포주 이용한 전임상시험 추진

지르코늄-89가 도입된 티타늄-망간 나노물질 구조 모습. 사진=원자력연 제공

한국원자력연구원 첨단방사선연구소는 방사성동위원소 지르코늄-89(Zr-89)에서 발생하는 체렌코프 효과를 이용해 암 사멸 나노물질을 개발했다고 18일 밝혔다.

체렌코프 효과는 전기적 성질을 가진 입자가 물속을 빛의 속도보다 빠른 속도를 운동할 때 빛이나 X선을 방출하는 효과다. 원자로 수조가 푸른 빛을 내는 이유이기도 하다.

박정훈 가속기동위원소연구실 박사 연구팀은 약 100nm(나노미터, 10억분의 1미터) 크기로 만든 산화티타늄 나노입자 내부에 진단용 동위원소 지르코늄-89(Zr-89)를 넣었다.

이 나노입자 표면을 생체단백질인 트랜스페린으로 코팅하고, 트랜스페린 외부에 산화망간을 첨가해 암세포 근처에서 활성산소를 발생시키는 나노물질을 개발했다. 산화티타늄과 산화망간에서 발생한 활성산소는 암세포의 DNA를 손상시켜 암세포를 죽인다.

특히, 연구진은 나노물질의 내부는 산화티타늄, 외부는 산화망간으로 만들어 활성산소를 이중으로 방출하는 나노물질 구현에 성공했다.

나노물질 내부의 지르코늄-89에서 나오는 입자는 영상 진단에 사용될 뿐만 아니라, 체렌코프 효과를 유발한다. 여기서 발생한 자외선에 의해 산화티타늄에서 활성산소가 발생한다. 또한, 산화망간은 암세포 주변의 약한 산성 조건과 체렌코프 효과에 의해 분해돼 활성산소를 방출한다.

연구진은 향후 대장암 세포주 외 폐암, 간암 등 다양한 세포주를 이용해 전임상시험을 추진할 계획이다.

정병엽 한국원자력연구원 첨단방사선연구소장은 "기초연구 분야에서의 활용과 향후 연구 분야의 확대를 기대한다"고 말했다.