차세대 항암 치료 기술 및 항암제 신약 개발 가능성

나노기술로 종양에 항암제가 축적, 빛을 쬐면 주변 모든 암세포를 제거하는 기술이 개발됐다.

국내 연구진이 개발한 이 기술은 레이저기술과 나노기술 그리고 전구체 기술을 활용, 독성 없이 암을 완전히 사멸시킬 수 있어 향후 종양 특이적인 항암제 개발 연구에 활용될 전망이다.

한국과학기술연구원(KIST) 테라그노시스연구단 김광명 박사팀은 자가조립 나노물질을 이용하여 정상조직에 영향 없이 암세포만 선택적으로 제거할 수 있는 새로운 기술 개발에 성공했다. 새롭게 개발한 나노 기반 항암전구체와 레이저 기술을 이용해 독성 없는 항암 치료가 가능하다고 밝혔다. 항암전구체란 신체 내에서 항암효능을 나타내는 활성 물질로 전환되는 물질이다.

최근 첨단 레이저기술을 활용해 종양만을 선택적으로 제거할 수 있는 새로운 항암 치료에서 기술들이 주목받고 있다. 그러나 기존 대부분의 레이저를 활용하는 광역학 치료 기술은 광과민물질 또는 이를 함유한 인공적인 나노입자들을 직접 종양에 주입하거나 투여한 후 강력한 레이저를 사용해야만 일부의 종양만 제한적으로 치료할 수 있었다. 기존의 광역학 치료 기술은 치료효율이 낮고, 일부 표피 암에만 제한적으로 적용 가능할 뿐만 아니라, 강력한 레이저가 피부를 태우는 등의 안전성 문제가 있었다.

자가조립 나노물질의 형상과 정맥 투여 후에 종양에 축적, 레이저에 의해 주변으로 증폭되는 항암효능 결과.

KIST 김광명 박사팀은 레이저를 조사한 암 부위에서 강력한 항암효능을 나타낼 수 있는 새로운 항암전구체 물질 개발에 성공했다. 이 항암 물질은 스스로 나노구조를 형성하고, 투여 후에 서서히 종양에 축적된다. 그리고 축적된 물질에 레이저를 비추면 이 빛에 반응해 항암제를 방출, 강력한 항암효능을 나타낸다.

KIST 연구진은 기존 광역학 치료의 문제인 독성을 해결하기 위해 첨단 나노기술과 약물 전구체화 기술을 응용하였다. 종양까지 전달되는 동안은 전구체 상태로 유지되다가, 레이저에 의한 목표 종양에 도착한 후 활성화될 수 있는 새로운 항암 나노물질을 설계하였다. 이렇게 만들어진 물질은 정상 세포에는 독성이 적으면서, 적은 양의 레이저에 활성화되어 암을 완전히 사멸시킬 수 있었다.

KIST 김광명 박사는 “본 자가조립 항암전구체 기반 광역학 치료 기술은 나노기술로 종양에 축적된 항암전구체를 레이저로 활성화시켜 암을 완전히 사멸시키는 강력한 항암효능을 보일 수 있는 기술로 차세대 항암 치료 기술 및 항암제 신약 개발에 크게 활용될 수 있을 것으로 기대한다”라고 밝혔다.

본 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 기초연구사업(중견연구)으로 수행됐다. 연구결과는 생체재료 분야의 최상위 학술지인 ‘Biomaterials’ (IF : 10.273, JCR 분야 상위 1.56%) 최신호에 게재됐다.

* (논문명) Visible light-induced apoptosis activatable nanoparticles of photosensitizer-DEVD-anticancer drug conjugate for targeted cancer therapy

– (제1저자) 한국과학기술연구원 박주호 박사

한국과학기술연구원 엄우람 연구원(박사과정)

– (교신저자) 한국과학기술연구원 김광명 책임연구원(단장)

*용어설명

*광역학치료 (Photodynamic therapy)

광역학 치료는 빛의 특수한 파장에 활성화되어 활성산소를 생성시키는 물질을 이용하여 암세포에 비가역적인 손상을 일으켜서 암세포를 사멸시키는 치료방법을 말한다. 일반적으로 레이저를 활용할 수 있으나 레이저광선이 도달할 수 있는 깊이가 5~10mm에 불과하기 때문에 점막에 얇게 퍼진 일부의 암 치료에 사용된다.

*광과민물질 (Photosensitizer)

광역학 치료에 사용되는 빛에 반응하여 화학적 변화를 일으키는 물질을 말한다. 광과민물질은 일반적으로 전자기 방사선의 자외선 또는 가시 영역의 빛을 흡수하고 이를 이온화시켜 활성산소를 생성시키며 이 활성산소는 세포사멸 효과를 일으킨다.

* 항암전구체(Anti-cancer prodrug)

전구체는 신체에 투여 후 약리학적 활성 약물로 대사되는 (즉, 신체 내에서 전환되는) 약물 또는 화합물을 말한다. 항암전구체는 신체 내에서 대사되어 항암효능을 나타내는 활성 물질로 대사되는 물질을 뜻한다. 항암전구체는 종양 부위에서 선택적으로 활성 물질로 대사되었을 때 종양 선택적인 항암효능을 나타낼 수 있으며, 의도하지 않은 부작용을 감소시킬 수 있다. 따라서 항암전구체는 종양에 효과적으로 전달돼야 하고 종양 부위에서만 활성화되는 자극이 필요하다.