KAIST, 부작용 낮춘 레이저 치료제(PDT) 개발

근적외선 형광물질 기반 광역학 치료제로 원하는 부위만 치료 가능

【대전=뉴시스】김양수 기자 = 완성된 물질의 화학구조(위쪽)와 미토콘드리아 타게팅 효과(아래 왼쪽) 및 레이저에 따른 ROS 생성(아래 오른쪽)을 보여주는 그래프.2018.04.16(사진=KAIST 제공) photo@newsis.com

【대전=뉴시스】김양수 기자 = KAIST는 생명화학공학과 김유천 교수 연구팀이 기존 광역학 치료제( PDT)의 단점을 보완한 근적외선 형광물질 기반의 PDT를 개발했다고 16일 밝혔다.

노일구 박사과정이 1저자로 참여하고 바이오및뇌공학과 박지호 교수 연구팀이 공동으로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 지난달 25일자 표지논문으로 게재됐다.

PDT는 약물이나 유전자가 아닌 빛을 이용하는 치료법으로 레이저를 특정부위에 쏴 산소를 독성을 갖는 활성산소로 변화시켜 세포의 자가 사멸(apoptosis)로 유도하는 기술이다.

이 기술은 피부병 치료 등 일상에서도 많이 활용되는 치료법이지만 기존에 이용하는 PDT 조영제의 경우 낮은 효율을 가질 때 오히려 암세포의 유전변형이 발생해 치료효과 감소 등의 부작용이 나올 수 있는 맹점이 있었다.

이에 따라 치료효과를 극대화하기 위해 원하는 위치에 많은 물질을 전달하는 것이 중요하며 이를 위해 세포 소기관인 미토콘드리아에 치료효과를 집중시키는 연구가 활발히 진행 중이다.

연구팀에 따르면 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.

연구팀은 이런 PDT 조영제 효과를 극대화하기 위해 미토콘드리아 타킷팅 그룹인 트리페닐포스포늄, PDT 증강제인 브롬화물, 아민 그룹으로 구성된 신물질을 개발했다.

이어 연구팀은 이 기술을 종양이 이식된 실험용 쥐에 주입한 뒤 종양 부위에 빛을 조사해 항암효과를 유도했고 이를 분석했을 때 효과적으로 표적 치료가 이뤄지는 것을 확인했다.

연구팀이 개발한 물질은 근적외선 영역에서 흡광 및 발광을 통한 662나노미터(㎚) 영역 레이저를 사용, 마이크로미터 수준에 머물던 기존 가시광선 조영제와는 달리 밀리미터 수준의 높은 투과성을 갖고 진단 시 가시광역 조영제 보다 100배 이상 감도가 우수하다.

연구를 주도한 노일구 박사과정은 "이 기술은 암세포 미토콘드리아에 오래 머물러 있어 레이저를 조사했을 때 원하는 부분에만 부작용없이 효과적인 치료가 가능하다는 장점이 있다"며 "치료 후 독성이 없이 분해돼 기존 조영제의 단점을 극복할 수 있을 것"이라고 설명했다.

김유천 교수는 "기존에 이용되는 진단 및 치료제를 한 단계 더 발전시킨 새로운 플랫폼 개발을 통해 부작용을 최소화하고 다양한 질병을 치료하는 데 유용하게 사용될 것으로 기대한다"고 말했다.

kys0505@newsis.com

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