암 진단과 치료를 동시에 하는 나노복합물

KISTI 『글로벌동향브리핑』 2009-12-28

라이스 대학(Rice University)과 베일러 의대(Baylor College of Medicine, BCM)의 연구진은 MRI로 실시간 추적을 할 수 있고 형광 염료로 태그할 수 있으며 열로 암세포를 죽일 수 있는 단일 나노입자를 만들었다. 이 나노입자는 단일 절차로 병을 진단하고 치료할 수 있는 “치료 진단” 이라고 불리는 분야의 첫 번째 예 중 하나이다. 오늘날 나노의학에서 가장 중요한 질문 중 하나는 입자들이 몸속에서 어디로 움직일 것인가와 입자들이 어떻게 거기에 도착할 것인가에 대한 생체분포에 대한 것이다. 생체분포에 대한 비침입성 검사는 FDA 승인을 받는데 유용할 것이다. 질병을 진단하고 치료하는 입자에 MRI 기능성을 첨가하는 것은 비침입성 검사를 하는 매우 유망한 방법이다. 이번 연구진은 나노의학 연구의 선구자이다. 이번 연구진이 1990년대에 발명한 나노쉘(nanoshell)을 기반으로 한 올인원(all-in-one) 입자는 암 치료를 위한 인간 임상 실험을 현재 추진하고 있다. 나노쉘은 일반적으로 인체에 아무런 피해를 주지 않는 레이저 광을 수집해서 종양을 사멸시키는 열로 변환시킨다. 새로운 입자는 기존의 나노쉘에 형광염료를 첨가하여 개조시켰기 때문에 근적외선을 방사했을 때 빛이 난다. 근적외선 광은 투명하고 인체에 무해해서 근적외선 이미지 관찰은 수술없이 질병을 진단하는 수단으로 의사들이 사용하고 있다. 염료를 부착했을 때, 염료 분자는 그들과 나노쉘의 표면 사이에 매우 작은 간격이 존재한다면 조사된 광보다 40-50배 더 큰 광을 방출한다는 것을 발견했다. 이 간격은 단지 몇 나노미터의 폭을 가지고 있지만 여전히 공간을 낭비하고 있었다. 연구진은 이 간격 사이에 철 산화물 층을 삽입했고 이로 인해서 MRI로 검출할 수 있게 되었다. 또한 연구진은 유방암과 난소암 표면에 나노입자들이 결합할 수 있도록 항체를 부착시켰다. 나노복합물은 Fe3O4와 형광체 ICG를 도핑된 실리카 에피층(epilayer)에 금 나노쉘을 코팅함으로서 만들어졌다. 이것은 높은 T2 이완성(390 mM-1 s-1)과 ICG의 45× 형광 향상을 초래한다. 생체접합 나노복합물을 HER2+ 세포에 표적되고 근적외선 조명 아래에서 광열(photothermal)을 유도하여 세포가 사멸하도록 한다. 연구진은 형광 입자를 추적해서 나노입자가 암세포에 표적되고 열로 암세포를 파괴할 수 있다는 사실을 확인했다. 다음 단계는 살아 있는 동물의 전체 종양을 파괴하는 것이 될 것이라고 연구진은 말했다. 인간에게 적용하는 것은 적어도 2 년 뒤가 될 것이지만 궁극적인 목적은 환자의 암세포와 반응하는 항체를 가진 나노입자로 한번에 진단과 치료를 하는 시스템을 만드는 것이다. 근저외선 이미지 관찰, MRI 또는 두 개의 결합을 사용해서, 인체 속의 나노입자의 진행 상태를 관찰하고, 의사들은 종양이 존재하는 영역을 식별할 수 있고 열로 종양을 죽일 수 있을 것이다. 이 입자는 2개의 이미지관찰과 2개의 치료를 하는 4개의 옵션을 제공한다. 연구진은 현재 기술로는 진단하기 어려운 초기 단계의 암을 치료할 수 있는 특정 나노입자 버전을 개발하기를 희망하고 있다. 이 연구는 journal Advanced Functional Materials에 "Nanoshells with Targeted Simultaneous Enhancement of Magnetic and Optical Imaging and Photothermal Therapeutic Response" 이라는 제목으로 게재되었다(10.1002/adfm.200901235 ). 이 연구는 미국 공군과학연구 사무소(Air Force Office of Scientific Research), 웰치 재단 그리고 국방부 다 학제 대학 선도 연구 프로그램(Department of Defense`s Multidisciplinary University Research Initiative)에서 자금을 지원받았다. 출처 : http://nanotechwire.com/news.asp?nid=9204