암세포를 약물을 효과적으로 전달해 주는 나노입자 개발

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-01-08

중국 과학자들이 화학요법 제제와 방사선 민감제(radiosensitiser)를 암 세포의 핵까지 직접 운반할 수 있는 똑똑한 나노입자를 개발했다. 이번 연구 결과는 핵 내의 방사선 민감화 기술을 통해, 방사선 치료 효과를 강화시킬 수 있음을 보여주었다. 방사선 치료와 함께, 화학 요법은 암과의 전쟁에서 최전방에 위치해 있다고 생각해 왔었다. 그러나 많은 약물이 암 세포의 핵 안으로 진입하는데는 성공하지 못했다. 이로 인해 종양에서 다중 약물 저항과 방산선 치료 반응을 감소시키는 원인이 되었다. 최근 몇 년 동안, 과학자들은 타깃 세포를 동시에 진단하고 치료할 수 있는 다기능 치료 방법을 개발하기 위한 치료-진단학에 관심을 돌리기 시작했다. 그리고 이번에 상하이 세라믹 기술원(Shanghai Institute of Ceramics)의 Jianlin Shi 박사팀이 개발한 시스템은 치료-진단 카데고리 안에 들어간다고 할 수 있다. 연구진이 개발한 시스템의 핵심은, 형광 물질의 새로운 세대로 불리는 업컨버전(upconversion) 나노 입자로, 낮은 에너지의 근적외선 광선을 보다 높은 에너지의 적외선으로 변환시킨다. 이들 입자는 따라서 이상적인 이미징 탐침(imaging probe)이기도 하다. 있다. 업컨버젼 나노입자를 포함하고 있는 다공성 실리카에는 이들 나노입자를 세포의 핵으로 인도할 수 있는 아미노산 시퀀스가 공유결합으로 태그되어 있으며, Mitomycin C라고 불리는 화학요법 제제와 방사선 민감제제도 부착되어 있다. 연구진은 암 세포주를 이용해 생체 밖 실험을 실시했으며, 이번에 개발된 시스템이 mitomycin C가 없거나 아미노산 태그가 없는 나노입자보다, 더 많이 암 세포를 죽일 수 있음을 관찰했다고 보고했다. 또한 마우스 모델을 이용한 생체 실험에서도, 연구진이 개발한 시스템이 생체 적합성을 가지고 있음을 확인했다고 보고했다. 가장 가치 있는 결과는 치료-진단 치료 방법과 높은 에너지의 X-선 방사선에 암 세포에 노출되었을 때 나타났다. 이것은 화학 요법과 방사선 요법의 시너지 효과로, DNA 손상을 더 크게 했기 때문이라고 생각되고 있다. 마우스 암 모델에서는, 나노 치료-진단 시스템과 방사선 치료가 종양의 성장을 억제할 뿐 아니라, 주목할 것은 종양 크기가 약 60% 정도 수축된 것이다. 이번 연구는 치료-탐지 전략의 원리를 설명하고, 다양한 암 치료-진단 응용에 매우 가치 있는 것이라는 것을 증명한 것이다. 따라서 하나의 약물로 모든 암에 사용하기 위한 긍극적인 목표를 만족시키는 연구 결과라고, 미국 국립 보건원의 치료-진단 분야 전문가인 Shawn Chen 박사가 말했다 실제로, 이미징과 치료 특성이 조합된 나노입자는 세포의 핵을 치료하는 나노의약을 인도할 정확한 이미징의 새로운 세대의 시작을 보여주는 징조이다. Shi 박사는 이번에 연구팀이 개발한 시스템을 사람을 대상으로 한 실험에 결과적으로 실험할 수 있으로 내다보았다. 그렇지만, 사람을 대상으로 한 실험을 하기 전에, 수 많은 향상과 임상전 동물 실험이 필요하며, 따라서 나노입의 생체 적합성을 향상시킬 수 있는 적합한 표면 공학과 종양에 나노입자 축적을 향상시킬 수 있는 활성 타깃화된 리간드의 부착이 필요하다고 덧붙였다. [그림] 세포 핵 내의 방사선 민감성이 종양을 억제하는 방사선을 강화할 수 있다. 참고 문헌 정보: W Fan et al, Chem. Sci., 2015, DOI: 10.1039/c4sc03080j Jan2_2015_JohnHopkins_CancerComparisonLuck2484725561.jpg http://www.rsc.org/chemistryworld/2015/01/smart-nanoparticles-intranuclear-radiosensitisation-cancer-treatment