"수술없이 암세포 99% 파괴"…획기적 기술 찾았다

드릴처럼 암세포에 충격 줘서 세포막 찢어
미 연구진, 실험실에서 흑색종 세포 99% 파괴

이번 연구를 주도한 시세론 아얄라 오로즈코(Ciceron Ayala Orozco) 미국 라이스대학 박사. 라이스대학 제공

분자 드릴이 암세포의 세포막을 파괴하는 과정. 라이스대학 제공

분자 드릴 역할을 하는 분자 드릴의 구조. 라이스대학 제공

암세포를 99%까지 파괴시키는 새로운 항암기술이 미국 연구진에 의해 발견됐다. 마치 드릴이나 망치를 쓰듯 암세포에 충격을 줘서 세포막을 찢어서 파괴시키는 방식이다. 여전히 인류를 가장 심각하게 위협하는 질병인 암을 극복하는 길로 이어질 지 주목된다.

시세론 아얄라 오로즈코(Ciceron Ayala Orozco) 미국 라이스대학 박사, 디에고 갈베즈 아란다(Diego Galvez-Aranda) 텍사스A&M 박사, 로베르토 랑겔(Roberto Rangel) 미 텍사스대학 MD앤더슨암센터 조교수 등으로 구성된 공동연구팀은 특정 분자를 일종의 '드릴(jackhammer)'로 활용해 암세포 막에 충격을 주는 방식으로 암세포를 파괴시키는 방법을 발견하고 국제학술지 네이처 케미스트리 19일자에 논문을 발표했다.

과학자들이 '드릴'로 선택한 분자는 질병 진단에서 흔히 쓰이는 염료인 '아미노시아닌'이다. 이 분자는 바이오이미징 기술을 이용해 생체나 세포를 실시간 관찰하거나 암을 발견하는데 쓰이는 합성염료다. 물에서 안정적으로 유지되며 세포 표면에 잘 붙는 성질을 가진 덕분이다. 그런데 연구진은 이 분자가 단순히 암세포를 찾는 데 쓰일 뿐 아니라 암세포에 착 달라붙어 심하게 진동함으로써 암세포의 막을 찢을 수 있다는 사실을 알아냈다.

아미노시아닌을 근적외선으로 자극하면 일제히 진동해 플라즈몬을 형성해 암세포의 세포막을 파열시킬 수 있다는 것. 플라즈몬은 금속 내의 자유전자가 광파와 상호작용해서 만들어지는 진동 모드이자 일종의 유사 입자다.

연구진이 실험실에서 배양된 인간 흑색종 세포에 이 방법을 쓰자 암세포의 99%가 파괴됐다. 흑색종을 유발시킨 실험쥐는 절반이 치료 후 암이 없어졌다.

라이스대학의 화학자 제임스 투어 교수는 "이것은 우리가 '분자 드릴'이라고 부르는 완전히 새로운 방식의 분자 기계"라고 설명했다.

이에 앞서 암세포에 물리적 충격을 줘서 치료하는 방법으로는 노벨상 수상자인 버나드 페링가가 개발한 페링가형 모터가 있다. 분자 모터를 기반으로 하는 나노 크기의 드릴로 암세포에 충격을 주는 방식이다. 그런데 이번에 개발한 기술은 페링가형 모터보다 기계적 움직임이 100만 배 이상 빠르면서 가시광선이 아닌 근적외선으로 활성화할 수 있다는 게 연구진의 설명이다.

근적외선을 쓰면 조직을 손상시키지 않고 신체에 더 깊이 들어갈 수 있다는 장점이 있다. 뼈와 장기의 암을 외과적으로 수술하지 않고도 근적외선을 쪼이는 방식으로 치료할 수 있게 되는 것. 연구진에 따르면 이 분자 플라즈몬은 한쪽에 팔이 있는 거의 대칭적인 구조로, 이 팔이 분자를 세포막의 이중 지질막에 고정시키는 데 도움을 준다.

투어 교수는 "이것은 엄청난 발전"이라며 "나노 드릴을 활성화하는 가시광선은 침투 깊이가 최대 0.5센티미터에 불과한 데 반해 근적외선은 10센티미터까지 침투할 수 있다"고 설명했다.

논문의 수석저자인 오로즈코 박사는 "아미노시아닌은 생체 적합성이 있고 물에서도 안정적이며 세포의 지방질 외벽에 잘 달라붙는다. 그런데 사람들은 이미징에 사용하면서도 이를 플라즈몬으로 활성화하는 방법을 몰랐다"고 밝혔다.

이어 "이 분자의 핵은 구조와 화학적 특성으로 인해 적절한 자극에 노출되면 동시에 진동할 수 있다. 이런 특성을 암 치료에 활용할 수 있다고 봤다"고 말했다.

다만 이 기술은 연구실에서 처음 가능성을 확인한 것으로, 상용화로 연결되려면 각종 부작용 확인, 전임상, 임상, 판매 허가 등 긴 기간이 걸릴 것으로 전망된다.

이준기기자 bongchu@dt.co.kr