종양세포를 제거할 수 있는 새로운 나노성장 기술 개발

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-01-08

오레곤 주립대(Oregon State University)의 연구자들이 선택적으로 화합물을 암 세포에 도입할 수 있는 새로운 방법을 개발했다. 이 시스템은 외과의들이 광치료(phototherapy)를 이용해 종양 조직을 찾아내고 암 조직이 제거된 뒤 남아있는 암 세포들을 제거하는데 도움을 줄 수 있을 것이다. 이것은 간단하게 나노입자가 성장하며 암세포를 잘라내는 방식이며 약간의 종양 세포가 남아있다고 하더라도 이들은 곧 제거될 것이다. Nanoscale지에 게재된 이번 연구 결과는 실험 동물을 대상으로 놀랄만한 결과를 보여주었다. 이 개념은 보다 정교한 고형암의 외과적 제거를 가능하게 하며 남아있을지도 모르는 암세포를 완전하게 제거한다는데 그 의의가 있다. 실험적인 연구 결과 이 기술은 광치료 후 암 재발을 막아주는 역할을 한다. 연구자들은 이러한 기술이 미래에 종양암의 외과적인 제거뿐만 아니라 남아있는 종양 세포를 제거하는데 이용될 수 있을 것이라고 설명했다. 이에 대해 오레곤 주립대 약학과의 Oleh Taratula는 "이것은 일종의 이중 공격으로 암제거 수술의 성공을 보다 향상시킬 수 있다"고 말했다. 그는 또한 "이러한 방식으로 암세포들이 성장하게 되면 문자 그대로 이들이 근적외선을 쪼여 준 결과 형광을 나타내고 외과의들은 정확하게 이를 제거할 수 있게 된다. 동일한 빛이 암 세포 속에 있는 화합물들을 활성화시켜 남아있는 종양 세포를 제거할 수 있다. 이러한 결과들은 외과 수술의 성공률을 증가시켜 준다"고 말했다. 이번 연구는 나프탈로사이아닌(naphthalocyanine)이라는 잘 알려지지 않은 화합물에 기반을 두고 있으며 이 화합물은 근적외선에 노출되는 경우 몇 가지 특이적인 속성을 나타낸다. 이들은 외과의들에게 세포의 성장을 안내해주는 역할을 한다. 세포에 열을 가해 이들을 죽일 수 있으며 활성화산소종을 생산하는 것도 이들을 죽일 수 있다. 그리고 빛의 세기를 조절함으로써 그 화합물의 활성이 조절될 수 있으며 따라서 암이나 암세포들을 죽이는 능력을 최적화할 수 있다. 이번 연구의 경우 난소암 세포(ovarian cancer cell)를 대상으로 이루어졌다. 하지만, 나프탈로사이아닌(naphthalocyanine)은 수용성이 아니며, 신체 내에서 뭉치거나 응집하려는 성질이 강하기 때문에 세포가 성장하거나 반응성 산소종을 만드는 과정에서 이들의 속성이 사라질 가능성이 크다. 이러한 속성으로 인해 순환 시스템을 통해 암 세포에 자리잡기 어렵다는 단점을 지니고 있다. 오레곤 주립대의 연구자들은 이러한 문제를 덴드리머(dendrimer)라고 불리는 수용성 고분자를 이용해 해결했으며, 이를 통해 나프탈로사이아닌을 암 세포나 건강하지 않는 조직에 결합하는 분자 내에 숨길 수 있었다. 매우 작은 나노입자인 덴드리머는 어떤 물리적인 특성을 지니고 있어 혈관들이 건강한 세포가 아닌 암 세포를 향해 성장할 수 있도록 도와준다. 따라서 이들은 암 세포에서는 쉽게 확장하지만 건강한 세포에서는 그리 큰 영역을 차지하지 못한다. 일단 자리잡게 되면 적절한 빛이 가해지고 이를 통해 암 세포가 자라게 되면 외과의들에게 어떤 조직은 남겨두고 어떤 조직은 제거할 것인지에 대한 생물학적 로드맵을 제시하게 된다. 동시에 이들 빛에 수 분 동안 노출함으로써 나프탈로사이아닌(naphthalocyanine)을 활성화시켜 남아있는 암 세포를 제거하게 된다. 이러한 외과적인 원 투 펀치와 무해한 광치료 효과는 뛰어난 성과를 보여줄 수 있으며 이는 이미 존재하고 있는 화학치료나 방사선 치료와는 다른 것이다. 이에 대해 Taratula는 “많은 암에 있어서 외과적 치료는 첫 번째 치료 방법 하나로 꼽힌다. 향후, 우리는 보다 정교하고 효과적인 외과적 치료 도구를 만들어낼 수 있을 것”ㅇ라고 말했다. 임상 치료에 앞서, 오레곤 주립대의 연구자들은 종양암을 지니고 있는 개를 대상으로 이를 테스트해보기 위해 오레곤 주립대 수의학과 조교수인 Shay Bracha와 공동 연구를 실시했다. 이 기술은 이미 실험실에서 마우스를 대상으로 성공을 거둔 바 있다. 이와 유사한 기술을 지닌 시스템들이 다른 연구자들에 의해 테스트되었지만 이들 중 몇몇은 여러 번의 이미징과 치료제를 필요로 하고 반복적인 방사선에의 노출을 필요로 한다. 이는 비용을 늘리며 치료 효과를 줄이고 부작용을 발생시킬 수 있다고 오레곤 주립대의 연구자들은 말했다. 그림: 오레곤 주립대의 연구자들에 의해 수립된 새로운 시스템 glowingnewna.jpg http://phys.org/news/2015-01-nanotechnology-cancer-surgery-malignant-cells.html