'어드밴스드 사이언스'(Advanced Science) 3월 25일자 3호 표지.(사진=KAIST 제공)
한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 김유천 교수 연구팀이 근적외선 형광물질 기반의 광역학 치료제(PhotoDynamic Therapy·PDT)를 개발했다고 16일 밝혔다.
PDT는 약물이나 유전자가 아닌 레이저를 이용하는 치료법으로, 활성산소 변화를 유도해 세포를 자가 사멸(apoptosis)하도록 한다.
피부병 치료 등 일상에서 많이 활용되긴 하지만, 기존에 이용하는 PDT 조영제의 경우 낮은 효율을 가질 때 되려 암세포의 유전변형이 발생해 치료효과 감소 등의 부작용이 나타날 수 있다.
따라서 치료효과를 극대화하기 위해선 원하는 위치에 많은 물질을 전달하는 것이 중요하며, 이를 위해 세포 소기관인 미토콘드리아에 치료효과를 집중시키는 연구가 진행 중이다.
PDT 조영제로 인해 만들어진 활성산소는 미토콘드리아의 막을 공격해 세포 사멸을 일으킨다. 암세포의 미토콘드리아는 일반 세포와 비교했을 때 미토콘드리아 막의 전위 차이가 높아 양전하의 소수성 물질이 더 잘 투입되는 특성이 있다.
(사진 왼쪽부터) KAIST 노일구 박사과정과 김유천 교수.(사진=KAIST 제공)
연구팀은 이러한 PDT 조영제의 효과를 극대화하기 위해 트리페닐포스포늄, PDT 증강제인 브롬화물, 그리고 용해도 증가를 위한 아민 그룹으로 구성된 물질을 개발했다.
이 기술을 종양이 이식된 실험용 쥐에 주입한 후 종양 부위에 빛을 조사해 항암효과를 유도했고 이를 분석했을 때 효과적으로 표적 치료가 이뤄지는 것을 확인했다.
이 물질은 근적외선 영역에서 흡광 및 발광을 통한 662㎚(나노미터) 영역의 레이저를 사용해 마이크로미터 수준인 기존보다 투과성을 높였다.
진단 시 가시 광역 조영제보다 100배 이상 감도가 우수한 특성을 갖고 있는 셈이다.
이번 연구를 주도한 노일구 박사과정은 "레이저를 조사했을 때 원하는 부분에만 부작용 없이 효과적인 치료가 가능하다는 장점이 있다"며 "치료 후 독성이 없이 분해돼 기존 조영제의 단점을 극복할 수 있을 것"이라고 말했다.
1저자인 노일구 박사과정과 함께 바이오및뇌공학과 박지호 교수 연구팀이 공동으로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스'(Advanced Science) 3월 25일자 표지논문으로 실렸다.