빛 쪼여 암세포 파괴 新물질…‘2차원 광감작제-나노시트 복합체’ 개발

(그림 1) 빛을 이용한 광감작제-나노시트 기반의 능동적 암세포 표적 광역동치료 모식도 <br><br>1) 암세포에 과다 발현되어 있는 엽산 수용체에 특이적으로 결합하여 암세포만 선택적으로 인식할 수 있는 기능성 나노시트를 개발. 2) 광감작제-나노시트 복합체는 암세포 내 다량 존재하는 글루타치온에 의해 나노시트가 분해되어 적재된 광감작제가 방출됨. 3) 조사된 빛에 의해 활성산소를 발생시켜 암세포를 효과적으로 사멸시킴/자료=서울대

빛에 반응하는 화학물질인 광감작제를 활용해 암세포만을 골라 없애는 ‘2차원 광감작제-나노시트 복합체’를 서울대 자연과학대학 화학부 민달희 교수팀이 개발했다고 23일 밝혔다.


‘2차원 광감작제-나노시트 복합체’는 기존 광역동 치료에 비해 난용성 광감작제 투여량을 10분의 1로 줄여도 치료효과를 가진다. 또 암세포 치료 후 복합체가 체내에서 분해돼 독성도 적다는 특징을 갖고 있다.

기존의 반복적인 항암제 투여와 방사선 치료법 등의 항암치료는 경제적 부담과 함께 많은 전신 부작용을 야기하는 단점이 있다.

광역동치료는 기존 항암치료와 달리 인체에 무해한 빛을 사용해 국소적인 암세포 치료가 가능하다. 광역동 치료는 광감작제가 특정 파장의 빛을 흡수한 뒤 활성산소를 만들어 주변의 암 세포를 없애는 방법이다. 정상 세포의 손상을 최소화하기 때문에 암치료의 새로운 대안으로 부각되고 있다.

그러나 광역동치료에 사용되는 핵심 물질인 광감작제, 즉 특정 파장영역의 빛에 감응해 활성산소를 발생하는 화학물질은 대부분 물에 잘 녹지 않는다. 투여된 광감작제가 정상조직에도 남기 때문에 햇볕을 쬐면 체내에 잔존한 광감작제에 의해 발생하는 활성산소가 피부를 심각하게 손상시킨다.

난용성 광감작제의 적용 한계를 극복하고, 최소한의 광감작제를 전신투여해 암세포만 선택적으로 사멸시켜 부작용을 줄일 수 있는 새로운 광역동 치료법이 필요했다.

연구팀은 기존 광역동치료의 한계를 극복하기 위해 혈액 내 안정성이 높고 암세포 내 환경에서는 쉽게 분해되는 이산화망간 나노시트에 주목하고, 암세포에만 선택적으로 광감작제를 전달할 수 있는 기능성 나노시트를 개발했다.


연구팀은 많은 암세포에는 엽산 수용체가 과다 발현돼 있기 때문에, 엽산을 도포한 나노시트를 사용하면 선택적으로 암세포에만 나노시트가 전달되고 축적이 가능하다는 아이디어를 기반으로 엽산이 도포된 이산화망간 나노시트를 합성했다.

연구팀은 넓은 표면적을 가진 시트 표면에 난용성 광감작제를 효과적으로 적재했다.

민달희 교수/사진=서울대

체내 투여 시 혈액 내에서 분해나 분리되지 않고 안정성을 유지해 무분별한 광감작제의 방출을 억제하고, 일단 암세포내로 들어간 나노시트는 암세포 내에 높은 농도로 존재하는 대표적 항산화물질 글루타치온에 의해 완벽하게 분해되면서 적재된 광감작제가 방출되는 것을 종양 동물 모델을 통해 확인했다고 연구팀은 설명했다.

또 생쥐 실험에서 기존의 광감작제 투여량 대비 10%만 혈관 투여해도 뛰어난 항암효과를 보였으며, 암세포 표적 광역동치료 효과를 획기적으로 개선했다.

민 교수는 “이 연구는 앞으로 폐암, 식도암, 자궁경부암 등 다양한 난치성 암 치료에 적용할 수 있다”며 “부작용이 적고 시술성공률이 높은 차세대 항암치료 기술로 발전시키는데 기여할 것”이라고 말했다.

이번 연구성과는 응용화학 분야 국제학술지인 ‘투디 머티리얼즈’ 최신호게 게재됐다.