최근 첨단 레이저 기술을 활용해 종양만을 선택적으로 제거하는 새로운 항암 치료 기술들이 주목받고 있습니다. 그러나 기존 대부분의 레이저를 활용하는 광역학 치료 기술은 광과민 물질 또는 이를 함유한 인공적인 나노입자들을 직접 종양에 주입하거나 투여한 후 강력한 레이저를 사용해야만 일부의 종양만 제한적으로 치료할 수 있었습니다. 또한 기존의 광역학 치료 기술은 치료 효율이 낮은 편인데요. 일부 표피 암에만 제한적으로 적용 가능할 뿐만 아니라 강력한 레이저가 피부를 태우는 등의 안전성 문제가 발생했습니다.
이런 가운데 한국과학기술연구원 테라그노시스연구단 김광명 박사팀은 자가조립 나노 물질을 이용해 정상 조직에 영향 없이 암세포만 선택적으로 제거할 수 있는 새로운 기술을 개발했습니다. <Biomaterials>에 게재된 논문에 따르면 새롭게 개발한 나노 기반 항암전구체와 레이저 기술을 이용해 독성 없는 항암 치료가 가능하다고 합니다.
어떻게 개발했는가
정상 조직에 영향 없이 종양만 선택적으로 사멸시킬 수 있는 안전한 항암 치료를 위해 연구진은 레이저가 조사된 종양 조직에서만 강력한 항암 효능을 나타낼 수 있는 새로운 물질을 개발했습니다. 기존 나노 약물전달 기술의 한계점인 약물 전달체의 독성 및 복잡성, 대량생산 및 QC의 어려움 때문에 상용화 사례가 극히 드문 문제점을 해결하는 게 관건인데요. 연구진은 암 선택적 항암제 전구체를 이용한 나노 약물을 개발함으로써 개발된 항암 전구체 나노 약물의 임상 적용의 가능성을 극대화했다고 합니다.
암 치료에서 일반적으로 광역학 치료(Photodynamic therapy)의 치료 효능은 레이저에 의한 광과민물질(Photosensitizer)의 반응성 산소 발생에 의존합니다. 하지만 일반적으로 레이저는 조직 투과력이 낮아서 대부분의 암종에 광역학 치료가 사용되기 어려워 개선이 필요했죠. 연구진은 MMAE(Monomethyl Auristatin E)라고 하는 강력한 세포 사멸 항암 물질을 caspase-3라는 효소에 반응하는 펩타이드를 결합시켜서 전구체화 시켰습니다. 그 후 다시 광과민 물질에 결합시켜 광역학 치료에 사용될 수 있는 새로운 물질(Ce6-DEVD-MMAE)을 개발했습니다. 이 물질은 용액에서 나노 전달체 없이 스스로 나노 입자를 구성해 나노 상태로 존재하며 약한 빛에도 반응해 강한 세포사멸 효과를 보일 수 있었다고 합니다.
연구진이 개발한 물질은 저에너지 광역학 치료에서도 항암전구체 나노 물질은 암 조직의 사멸을 유도하면서 강력한 항암 효과를 보였습니다. 세포사멸 효과가 다시 주변 나노 항암 전구체의 활성화를 유도해 증폭되는 강력한 항암 효능을 주변 암세포에 나타냈습니다. 아주 적은 농도로도 효과적으로 암을 사멸시켰죠. 또한 나노 물질의 특성으로 정맥으로 주입했을 때 암 조직에 선택적으로 축적됐으며 다른 정상 조직에서는 큰 독성을 나타내지 않았다고 합니다.
KIST 연구진이 개발한 이 기술은 레이저기술과 나노기술 그리고 전구체 기술을 활용해 독성 없이 암을 완전히 사멸시킬 수 있는 첨단 기술입니다. 향후 종양 특이적인 항암제 개발 연구에 활용될 전망입니다. KIST 김광명 박사는 "본 자가조립 항암전구체 기반 광역학 치료 기술은 나노 기술로 종양에 축적된 항암전구체를 레이저로 활성화시켜 암을 완전히 사멸시키는 강력한 항암 효능을 보일 수 있는 기술로 차세대 항암 치료 기술 및 항암제 신약 개발에 크게 활용될 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔습니다.
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