암 진단과 치료를 한 번에, 나노바이오 소재 개발
암 진단과 치료를 한 번에, 나노바이오 소재 개발
  • 함예솔
  • 승인 2022.10.28 00:12
  • 조회수 1668
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암세포. 출처: The truth about cancer
암세포. 출처: The truth about cancer

국내 연구진이 암의 진단과 치료에 드는 시간과 비용을 대폭 감소시킬 수 있는 소재를 개발했습니다.

 

한국생명공학연구원(이하 생명연) 이창수 박사팀과 경희대학교 이상천 교수팀은 암세포 정밀진단과 함께 광열 치료까지도 가능한 나노바이오 융합 소재를 개발하는 데 성공하였다고 밝혔는데요. 향후 암의 정밀진단과 이를 효과적으로 치료할 수 있는 의약용 첨단 나노소재 개발로 이어져 국민 건강과 삶의 질 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대되고 있습니다.

암은 상당히 진행될 때까지 별다른 증상이 없어 조기 진단과 치료 시기를 놓치지 않는 것이 매우 중요하죠. 암의 진단에는 내시경 검사나 영상진단 검사 후 조직검사를 시행하는 방법이 일반적으로 이용되고 있으나, 복잡하고 적지 않은 시간이 소요되어 쉽고 간단한 진단법에 대한 개발이 필요합니. 암의 치료 역시 수술요법, 항암 화학요법, 방사선 치료요법 등이 사용되고 있으나 다른 질환에 비해 치료법이 복잡하고 부작용이 생길 가능성이 커, 치료의 효과를 최대화하며 부작용을 최소화하는 치료법 개발에 대한 수요가 높습니다.

 

최근 분자 영상과 나노의약 기술이 발전하면서 질병의 진단과 함께 치료를 동시에 가능하게 하는 테라그노시스(theragnosis) 기술에 대한 연구개발이 활발히 진행되는데요. 테라그노시스(Theragnosis) 기술은 암을 포함해 난치성 질환을 조기에 진단하고 효과적인 치료를 동시에 수행함으로써 환자 맞춤 치료를 구현할 수 있는 미래지향적 진단 및 치료기술입니다. 특히, 몸속 세포 안에서 일어나는 현상을 영상화하는 바이오이미징 기술로 질병의 탐지와 함께, 빛 에너지가 열에너지로 변환되는 광열효과(Photothermal effect)로 치료가 동시에 가능한 나노바이오 융합 소재가 속속 개발되고 있습니다.

 

이번에 연구팀이 개발한 소재는 암세포를 발견하면 형광 신호와 자기 신호를 통해 정밀진단을 할 수 있고, 근적외선 파장의 빛을 통해 광열 치료까지도 모두 가능한 테라그노시스 나노 복합체입니다. 연구팀은 체내 신경전달물질인 도파민을 기반으로 형광물질을 새롭게 만들고, 여기에 망간염을 결합해 자기적 성질을 갖도록 했습니다. 체내 투입된 소재가 암과 같은 산성화된 환경과 만나면, 형광 이미지와 MR(magnetic resonance, 자기 공명) 이미지를 동시에 나타나게 해 보다 정밀한 진단이 가능합니다.

나노바이오 소재 암 진단 모식도. 도파민 기반으로 개발한 형광나노입자(FPNPs, Fluorescent Polydopamine Nanoparticles) 표면에 망간염을 결합한 나노복합체(MnCO3-FPNPs)가 암세포 환경에 노출되면 자기공명 이미지(MR “ON”)과 형광 이미지(Fluorescence “ON”)가 발현됨. 출처 : 한국생명공학연구원
나노바이오 소재 암 진단 모식도. 도파민 기반으로 개발한 형광나노입자(FPNPs, Fluorescent Polydopamine Nanoparticles) 표면에 망간염을 결합한 나노복합체(MnCO3-FPNPs)가 암세포 환경에 노출되면 자기공명 이미지(MR “ON”)과 형광 이미지(Fluorescence “ON”)가 발현됨. 출처 : 한국생명공학연구원

이렇게 발견한 암세포 부위에 근적외선을 쪼이면 빛 에너지를 받은 나노 복합체가 열에너지를 방출하며 고형암을 태우며 암세포의 성장을 억제하고 나아가 사멸까지도 유발했습니다. 연구팀은 마우스 모델을 이용한 실험에서도 암세포의 발견과 치료 효과를 확인해 나노의약 소재로서의 활용 가능성을 높였습니다.

 

연구책임자인 생명연 이창수 박사는 “암의 진단과 치료를 동시에 수행하여 영상진단과 정밀치료 시 드는 비용과 시간을 획기적으로 낮출 수 있는 소재를 개발한 것”이라고 강조하며, “다양한 종류의 암에 대응하고 인체 적용 가능성을 높이기 위해 후속연구를 수행할 예정이다”라고 밝혔습니다.

연구결과는 진단 및 치료 나노바이오 융합 소재 분야의 저널인 'Theranostics' 9월 21일자 온라인 판에 게재됐습니다. 

논문명 : MnCO3-mineralized polydopamine nanoparticles as an activatable theranostic agent for dual-modality imaging-guided photothermal therapy of cancers

 

#용어설명

1. 테라그노시스(Theragnosis)

치료(therapy)와 진단(diagnosis)가 합해진 신조어로, 암을 포함해 난치성 질환을 조기에 정밀하게 진단하고 효과적인 치료를 동시에 수행함으로써 환자 맞춤 치료를 구현할 수 있는 미래지향적 진단·치료 기술이며, 특히 의공학 및 의약학 분야의 다학제간 융복합 연구가 필수적인 기술이다.

2. 바이오이미징(bioimaging)

바이오이미징이란 DNA, RNA, 단백질, 기타 효소 등 생체분자의 활동이나 상호작용을 실시간으로 영상화하는 기술이다. 암과 같은 질환의 영상을 통한 진단이나 신약 개발에 소요되는 시간과 비용을 획기적으로 단축시킬 수 있는 기술이다.

3. 광열치료(Photothermal Therapy)

암세포 진단을 위한 조영제에 빛을 조사하여 암세포가 존재하는 국부 위치에서의 강한 열을 발생하게 하여 고형암을 태워 제거하는 치료법이다.


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