암 공격하는 항암제 총알 나왔다… 열 가하면 약물 방출

국내 연구진, 화학공학 분야 학술지에 연구 발표
다양한 난치성 질환 치료제에 플랫폼 기술로 적용 가능

정현도 가톨릭대 바이오메디컬화학공학과 교수와 박우람 성균관대 융합생명공학과교수 공동 연구진이 30일 X-선 영상을 통해 암의 위치를 확인하면서, 근적외선으로 항암제를 방출하고 광열 치료를 동시에 할 수 있는 항암치료용 약물방출 총알을 개발했다고 밝혔다. 사진은 항암제가 암세포를 공격하는 그림./JW중외제약

국내 연구진이 암 조직을 타깃으로 항암 약물을 방출해 치료하는 암 표적 총알을 개발했다.

한국연구재단은 정현도 가톨릭대 바이오메디컬화학공학과 교수와 박우람 성균관대 융합생명공학과교수 공동 연구진이 X-선 영상을 통해 암의 위치를 확인하면서, 근적외선으로 항암제를 방출하고 광열 치료를 동시에 할 수 있는 항암치료용 약물방출 총알을 개발했다고 30일 밝혔다. 광열 치료는 정상 세포보다 열에 약한 암세포를 체외에서 근적외선 레이저를 쪼여 태우는 치료법이다. 정상조직의 손상 없이 암세포만 선택적으로 없앨 수 있다.

암 치료를 위해 일반적으로 외과적 수술 외에 항암제와 방사선 치료 등을 하지만 치료법마다 부작용과 한계가 있다. 항암제를 이용한 화학 요법의 경우 항암제가 정상 세포에도 영향을 미칠 수 있다. 이러한 부작용을 줄이기 위해 표적지향형 약물방출의 다양한 접근방식이 연구되고 있다.

이중 차세대 암 치료 기술로 주목받고 있는 광열 치료는 화학 요법과 방사선 치료와 달리 암 조직만 선택적으로 사멸할 수 있다. 하지만 다른 치료 방법과 병행했을 때 더 효과를 발휘할 수 있어 각 치료법의 장점을 결합한 치료법 개발이 요구되는 상황이다.

연구진은 근적외선에 반응해 약물을 방출하고 광열 치료를 동시에 수행할 수 있는 다기능 나노약물 플랫폼을 개발했다. 플랫폼의 핵심이 되는 총알 형태의 임플란트는 암 조직에 침투하며, 근적외선을 조사하면 나노약물을 방출하는 방식으로 설계됐다.

총알은 폴리락트산(polylactic acid)과 티타늄으로 구성된 생분해 소재를 활용해 3D 프린팅으로 만들었다. 특히 폴리락트산은 식물과 같이 재생가능한 원료로부터 합성할 수 있는 생분해성 고분자 소재다. 사용된 3D 프린팅 소재는 근적외선을 적용하면 발열하는 특성이 있으며 X-선 불투과성이 있어 X-선 촬영을 통한 영상 유도 광열치료가 가능하다. 연구진은 항암제를 물질의 상태가 변하면서 열을 흡수하거나 방출하는 ‘상변화물질’과 함께 총알 형태의 임플란트 내부에 탑재했다. 상변화물질과 함께 탑재된 약물은 광열치료 시 발생하는 열로 약물 방출을 조절할 수 있다.

이렇게 개발한 나노약물 방출 총알은 전임상실험을 통해 암 크기 감소 효과가 확인됐다. 약물을 혈류에 직접 주입하기 위한 가는 관인 카테터를 이용해 국소 부위에 전달할 수 있다는 것도 검증됐다.

연구진은 “질병과 싸우고 사람 살리는 총알을 개발했다”며 “본 플랫폼을 항암치료뿐만 아니라 조직재생, 당뇨, 관절염 등 다양한 질병에 적용해 혁신적인 난치성 질환 치료제를 개발할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 화학공학 분야 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’에 지난 3일 온라인 게재됐다.

참고 자료

Chemical Engineering Journal(2023), DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.147083

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