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미래창조과학부는 나건 교수(가톨릭대학교) 연구팀과 김동현(미국 노스웨스턴의과대학교)씨가 온도감응 광역학 치료제를 개발하고 작동 원리를 규명했다고 밝혔다.
광역학 치료제는 특정 파장의 빛을 받으면 활성산소를 발생시켜 항암효과를 보이는 화학물질인 광감작제를 환자에 투여 후, 내시경으로 암 조직에 특정 파장의 빛을 쏘아 암세포만 사멸시키는 치료제다.
연구진은 태양광 등의 부작용으로 환자의 불편함을 개선하고 항암 치료 효과를 증대시키기 위해 ‘온도감응 스마트 광감작제’를 개발했다.
온열항암치료법은 열에 약한 암세포의 성질을 이용해 약 45도의 온도로 암세포를 파괴하는 치료법이다. 치료는 암 근처의 피부에 온열 자극기를 접촉하는 방법으로 이뤄진다. 연구진은 온열항암치료 시 암세포 부분만의 온도가 상승하는 것에 착안해 해당 광감작제를 개발했다.
연구진은 생체적합성이 뛰어나고 온도 감응이 가능해 의약품 원료로 사용되는 고분자 다당류 물질인 하이드록실프로필 셀루로오스를 기존의 단분자로 이뤄진 광감작제와 접합했다. 이렇게 개발된 온도감응성 스마트 광감작제는 체내 정상 온도인 37℃에서는 빛을 받아도 활성화되지 않았으나, 온열항암치료 시 온도인 45℃에서는 활성화가 되어 항암 치료 효과를 나타냈다.
기존의 광감작제는 태양광에 노출되면 암조직 뿐만 아니라 정상조직에서도 활성돼 부작용이 발생했다. 그러나 이번에 개발된 온도감응 스마트 광감작제는 태양광에 노출이 돼도 적정 온도 조건(45도)에 부합하지 않으면 활성이 되지 않아 부작용 발생 염려가 적다.
즉 적정 온도 조건을 온열항암치료를 통해 갖추도록 하는 것인데, 이로 인해 두 가지 치료 요법이 병행 가능하게 되는 것이다.
때문에 광역학 항암치료와 온열항암치료를 동시에 시행하면 시너지 효과를 내어 항암 치료 효과를 크게 증대시킬 수 있다. 이는 국소 부위만 선택적으로 치료하는 온열항암치료의 특징으로 다른 정상조직에 남아있는 광감작제의 부작용을 발생시키지 않는다.
뿐만 아니라 태양광을 피해서 한 달여 동안 실내에서 생활해야 하는 환자의 불편함도 덜어줄 수가 있다. 특히 시험관 내 췌장암 세포 모델에서 크게 증대된 항암 효과를 확인할 수 있었다.
미래부는 다양한 물리·화학적 분석 방법을 통해 온도를 통한 광활성 조절이 가능함을 분자수준에서 증명했으며, 이는 신규 광감작제를 개발하는데 활용할 수 있는 기초과학 연구자료로서 의의를 갖는다고 설명했다.
나건 교수는 “이번 성과는 기존의 광역학 항암치료에 새로운 광감작제로 쓰일 수 있는 것뿐만 아니라, 바이오 온도 센서 개발에도 적용할 수 있는 기반기술로서 의미가 있다”며 “다양한 과학기술의 교류를 통한 한·미 국가 간 다학제적 공동연구 성공사례로서도 큰 의의를 갖는다”고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부 기초연구사업(집단연구) 지원으로 연구를 수행했으며, 화학 분야의 국제 저널인 미국 화학회지(Journal of The American Chemical Society)에 8월 18일자에 온라인으로 게재됐다.
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