"췌장암만 정밀 타격·치료" KAIST, 3차원 마이크로 LED 개발

췌장을 감싸 안으며 빛으로 암세포를 정밀 타격해 치료하는 기능의 '초소형 LED' 장치가 개발됐다.

KAIST는 신소재공학과 이건재 교수 연구팀이 UNIST 권태혁 교수 연구팀과 공동연구로 췌장 전체를 둘러싸며 빛을 직접 전달하는 '3차원 마이크로 LED' 장치를 개발하는 데 성공했다고 11일 밝혔다.

(윗줄 왼쪽부터) KAIST 김민서 석·박사 통합과정, 이재희 박사, UNIST 이채규 박사, (아래줄 왼쪽부터) KAIST 이건재 교수, UNIST 권태혁 교수. KAIST 제공

췌장암은 진단이 어렵고 치료가 까다로워 '암 중의 암'으로 불린다. 5년 생존율도 10%에 불과해 대표적인 난치암으로 꼽힌다. 더욱이 2기부터는 종양 주변에 단단한 방어막(종양 미세환경)이 형성돼 수술이 어렵고 항암제·면역세포도 침투하기 힘들어 치료 성공률도 극히 낮은 것으로 알려졌다.

이를 극복할 대안으로 최근에는 광역동치료(Photodynamic Therapy)가 주목받는다. 암세포에만 붙는 약물(광감각제)에 빛을 쏴 암 조직을 파괴하는 방식이다. 하지만 기존 레이저로는 췌장의 위치처럼 깊은 장기까지 빛을 전달하는 데 한계가 있었다. 또 강한 빛은 되레 정상 조직을 손상시키는 위험부담도 따랐다.

공동연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 '문어' 다리처럼 자유롭게 휘어지고 췌장 표면에 밀착된 상태에서 빛을 쏠 수 있는 3차원 마이크로 LED 장치를 고안했다. 이 장치는 췌장 모양대로 표면을 감싼 후 장시간 고르게 빛을 전달할 수 있게 고안돼 정상 조직에 영향 없이 암세포만 정밀 타격해 제거할 수 있는 장점이 있다.

공동연구팀의 연구 성과(논문)는 최근 국제 학술지 '어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)' 표지논문으로도 선정됐다. KAIST 제공

실제 살아있는 쥐에 이 장치를 적용한 결과 3일 만에 종양 섬유조직의 64%가 감소하는 효과를 보였다. 손상됐던 췌장 조직이 정상 구조로 회복되는 효과도 확인됐다. 장치를 이용한 췌장암 치료 임상과 상용화 가능성을 엿볼 수 있는 대목이다.

이 교수는 "췌장암 치료의 가장 큰 장벽은 종양 미세환경을 직접 제거하는 것"이라며 "공동연구팀은 이러한 관점에서 새로운 광(光)치료 패러다임을 제시한 동시에 기술적 완성도까지 확인했다"고 말했다.

그러면서 "공동연구팀은 앞으로 인공지능(AI)을 기반으로 췌장암 종양 상태를 실시간 분석해 맞춤형 치료가 가능한 플랫폼을 마련, 임상 적용을 위한 파트너를 찾아 해당 기술을 상용화할 수 있도록 하겠다"고 덧붙였다.

권 교수는 "이번 연구로 얻은 성과는 기존 광치료의 '깊은 조직 전달' 한계를 뛰어넘어 난치암의 면역 기반 치료 전략 저변을 넓히는 데 기여할 중요한 발판이 될 것"이라고 말했다.

한편 이번 연구는 글로벌 생체융합 인터페이싱 소재 센터(선도연구센터)와 국립암센터의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과(논문)는 최근 국제 학술지 '어드밴스드 메터리얼즈(Advanced Materials)' 표지논문으로도 선정·게재됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr