항암제, 주사 대신 코로 흡입…서울성모병원 의료진 연구 도전

(서울=뉴스1) 강승지 기자 = 국내 연구진이 코를 통해 항암 나노입자를 투여한 다음, 자기장으로 악성 뇌종양 '교모세포종'까지 정밀 유도하는 새로운 약물 전달 기술 개발에 나섰다. 우선 동물 모델에 적용한 결과 유의한 생존 연장 효과를 확인했다.

양승호 서울성모병원 신경외과 교수와 포항공과대(포스텍)의 박성민 IT융합공학과 교수, 김원종 화학과 교수 공동연구팀은 코를 통해 투여한 항암 나노입자를 자기장으로 종양 부위까지 유도하는 약물 전달 방식을 개발 중이라고 11일 밝혔다.

교모세포종은 전체 원발성 중추신경계 악성 종양의 약 65%를 차지한다. 국내에서 매년 약 1000명이 새롭게 진단되고 있으며, 표준 치료를 받더라도 평균 생존 기간은 약 15개월에 불과한 대표적인 난치성 암이다.

국내 뇌종양 환자는 매년 2500~4500여 명 새롭게 발생하고 있다. 뇌나 그 주변에서 발생하는 종양을 일컫는 '뇌종양'은 교모세포종과 뇌수막종, 신경초종, 전이성 뇌종양 등으로 구분된다. 이 중 교모세포종은 가장 흔한 원발성 악성 뇌종양으로 새 치료법의 필요성이 제기돼 왔다.

현재 교모세포종 치료의 핵심 약물인 테모졸로마이드는 경구 투여 방식으로 사용되나 혈액-노 장벽(BBB)으로 인해 약물이 종양까지 충분히 도달하지 못하는 한계가 있다. 치료 효율이 낮고 전신 면역억제 등 부작용도 발생할 수 있다.

이에 따라 연구팀은 뇌와 직접 연결된 후각신경이 코에서 뇌 실질로 이어지는 자연스러운 통로가 된다는 점과 자성을 띤 나노입자는 외부 자기장으로 이동 방향을 조절할 수 있다는 점에 주목했다.

이후 테모졸로마이드를 초상자성 산화철 나노입자(SPION)에 결합한 복합체(TMZ-SPION)로 합성해 코를 통해 투여한 뒤, 경두개자기자극(TMS을 활용해 뇌종양 부위까지 유도하는 방식을 설계했다.

세포 실험 결과 TMZ-SPION 복합체는 기존 약물과 동등한 종양 세포 사멸 효과를 보였으며, 전자현미경 분석에서는 나노입자가 종양세포 핵 내부까지 고르게 분포하는 게 확인됐다.

동물실험에서는 교모세포종 모델 마우스에 해당 복합체를 투여해 90일간 생존을 추적한 결과, 중앙 생존 기간은 각각 27일 (대조군), 51일 (복합체 단독 투여군), 72일 (복합체 투여 후 경두개자기자극 적용군)의 결과를 보였다.

이는 아무런 치료를 진행하지 않은 대조군과 비교했을 때, 복합체 투여 후 경두개자기자극 적용군의 경우 약 2.7배, 단독 투여군도 약 1.9배의 생존 기간 연장 효과를 보이는 결과였다.

특히 병용군에 사용된 약물 용량은 기존 경구 표준 투여량의 약 5.6%(18분의 1) 수준에 불과했다.

또 뇌 조직 속 약물 농도를 극미량까지 정밀 측정하는 분석 기술인 LC-MS/MS(액체 크로마토그래피-탠덤 질량분석법) 검사에서도 해당 투여방식 적용군의 뇌실질 내 약물 농도가 미적용군보다 유의하게 높아, 경두개자기자극이 약물의 뇌 내 전달과 잔류를 실질적으로 끌어올렸음이 증명됐다.

병원의 감마나이프센터장이자 대한나노의학회 회장으로도 활동 중인 양 교수는 "비침습적인 코를 통한 투여 경로와 경두개자기자극을 결합한 이 방식은 혈액-뇌 장벽을 효과적으로 우회하면서도 전신 면역억제 등 기존 항암 치료의 부작용을 크게 줄일 수 있다는 점에서 임상적 의의가 있는 것으로 평가된다"며 "교모세포종을 장기적으로 관리 가능한 질환으로 전환하는 데 기여할 수 있기를 기대한다"고 밝혔다.

이번 연구는 약물 전달 분야 국제학술지 '약물 전달과 중개 연구'(Drug Delivery and Translational Research)에 게재됐다.

ksj@news1.kr