암(癌) 진단. 치료 모두 하는 조영제 개발

■ 암(癌) 진단. 치료 모두 하는 조영제 개발

 

수술 없이 암(癌) 세포만 골라서 죽이는 광음향 영상법과 광열 치료법을 동시에 시행할 수 있는 조영제가 개발됐다. 포스텍은 화학과 김원종 교수팀과 창의 IT 융합공학과 김철홍 교수팀, 이화여대 화학과 윤주영 교수팀이 공동으로 간단한 자기 조립 방법을 이용해서 만든 나노 구조체를 조영제로 이용하여 암 세포를 진단하는 동시에 광열 효과로 치료하는 방안을 제시했다고 2020년 03월 31일 밝혔다. 광음향 영상 기술은 기존에 사용하던 형광 이미징 기술 보다 더 높은 생체 투과율로 조직 내 깊은 곳까지 투과해서 촬영할 수 있기 때문에 새로운 의료 영상 이미징 기술로 각광 받고 있다.

 

또한, 광열 치료법은 빛을 조영제에 조사, 국부적으로 열을 유도해 고형암을 태워서 제거하는 치료 요법으로 수술 없이 암을 치료할 수 있다는 점에서 새로운 암 치료법으로 떠오르고 있다. 이런 광음향 영상과 광열 치료 요법을 위해서는 효과적인 조영제가 필요하다.

 

연구팀은 수용성 프탈로시아닌(phthalocyanine) 계열 두 물질 'PcS4'와 'PcN4'이 서로의 분자를 인식해 나노 구조체를 형성하는 것에 주목했다. 빛을 조사하게 되면, 두 물질이 따로 존재했을 때는 약 35도까지 온도가 올라가지만, 자기 조립되어 형성된 나노 구조체는 약 43도까지 온도가 상승해 효과적인 광열 효과를 나타냈다.

 

연구팀은 이런 특성을 이용해 생체 내 나노 구조체를 조영제로 주입, 광음향 영상을 통해 암 세포를 골라 촬영했다. 주입된 나노 구조체는 광열제 역할도 해서 레이저를 조사하면, 고온을 발생시켜 암 조직을 태워 제거하는 광열 효과를 나타내는 것을 확인했다. 또한, 암을 지닌 동물 모델에 나노 구조체를 주입한 결과, 광음향 영상을 이용해 암을 특정할 수 있었다. 나노 구조체나 빛을 단독으로 조사할 때 보다 나노 구조체와 빛을 동시에 조사한 경우, 암 증식을 약 15% 수준까지 억제할 수 있었다.

 

김원종 교수는 “이번에 개발된 초분자 나노 구조체는 기존의 물질 보다 높은 광음향과 광열 효과를 나타내 암을 진단하는 동시에 광열 효과로 항암 치료를 할 수 있어 암 정복의 새로운 전략이 될 수 있을 것이다” 라고 밝혔다. 과학기술정보통신부 한국연구재단의 리더 연구사업, 미래소재 디스커버리 사업, ICT 명품 인재양성 사업의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 최근 화학 분야 국제 학술지 '안게반테 케미' 최신호 온라인판에 게재됐다.