′암세포 정밀진단과 치료를 한 번에′ 나노바이오 융합 소재 개발

'암세포 정밀진단과 치료를 한 번에' 나노바이오 융합 소재 개발: 이재혁 / 기사승인 : 2022-10-27 12:32:55

▲ 나노바이오 소재 암 진단 모식도 (사진=한국생명공학연구원 제공)

[mdtoday=이재혁 기자] 국내 연구진이 암의 진단과 치료에 드는 시간과 비용을 대폭 감소시킬 수 있는 소재를 개발했다.

한국생명공학연구원 이창수 박사팀과 경희대학교 이상천 교수팀은 암세포 정밀진단과 함께 광열 치료까지도 가능한 나노바이오 융합 소재를 개발하는 데 성공했다고 27일 밝혔다.

향후 암의 정밀진단과 이를 효과적으로 치료할 수 있는 의약용 첨단 나노소재 개발로 이어져 국민 건강과 삶의 질 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

암은 상당히 진행될 때까지 별다른 증상이 없어 조기 진단과 치료 시기를 놓치지 않는 것이 매우 중요하다. 암의 진단에는 내시경 검사나 영상진단 검사 후 조직검사를 시행하는 방법이 일반적으로 이용되고 있으나, 복잡하고 적지 않은 시간이 소요되어 쉽고 간단한 진단법에 대한 개발이 요구되고 있다.

암 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 높다.

최근 분자 영상과 나노의약 기술이 발전하면서 질병의 진단과 함께 치료를 동시에 가능하게 하는 테라그노시스(theragnosis) 기술에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있다.

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 있다.

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 복합체이다.

연구팀은 체내 신경전달물질인 도파민을 기반으로 형광물질을 새롭게 만들고, 여기에 망간염을 결합해 자기적 성질을 갖도록 했다. 체내 투입된 소재가 암과 같은 산성화된 환경과 만나면, 형광 이미지와 MR(magnetic resonance, 자기 공명) 이미지를 동시에 나타나게 해 보다 정밀한 진단이 가능했다.

이렇게 발견한 암세포 부위에 근적외선을 쪼이면 빛 에너지를 받은 나노 복합체가 열에너지를 방출하며 고형암을 태우며 암세포의 성장을 억제하고 나아가 사멸까지도 유발했다.

연구팀은 마우스 모델을 이용한 실험에서도 암세포의 발견과 치료 효과를 확인하며, 나노의약 소재로서의 활용 가능성을 높였다.

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

이번 연구는 진단 및 치료 나노바이오 융합 소재 분야의 세계적인 저널인 Theranostics(IF 11.6) 9월 21일자 온라인 판에 게재됐으며, (논문명 : MnCO3-mineralized polydopamine nanoparticles as an activatable theranostic agent for dual-modality imaging-guided photothermal therapy of cancers / 교신저자 : 생명연 이창수 박사·경희대 이상천 교수 / 제1저자 : 이경관 박사과정생) 과기정통부 중견연구사업과 정보통신방송기술개발사업, ETRI-KRIBB 공동연구사업, 생명연 주요사업의 지원으로 수행됐다.