암세포 골라 붙는 나노 신소재 개발

온라인 중앙일보

입력

암세포만을 골라 결합하는 단백질-금 복합 나노신소재가 개발됐다. 암 치료에 이용하는 적외선(광열치료) 효과를 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

고려대 이지원 교수, 한국과학기술연구원 김광명 박사 등 국내연구팀은 10일 “단백질 나노입자 표면에 암세포에 달라붙는 펩타이드와 직경 3nm 이하 초미세 금 나노닷이 동시에 결합되어 존재하는 단백질-금 복합 나노신소재를 개발했다”고 밝혔다.

암 세포는 정상 세포에 비해 비약적인 증식을 하기 때문에, 산소와 영양분을 공급하는 혈관도 그만큼 빠르게 생성된다. 때문에 장기간에 걸쳐 튼튼하게 형성된 정상 혈관보다 엉성하고, 열에도 취약하다. 보통 43.5도 이상의 온도에서 암세포는 자체 변성이나 혈관 파열로 인해 사멸한다.

이런 효과를 노리고 암 세포의 치료에 적외선을 이용한 광열치료법이 이용되고 있다. 특히, 광열치료는 직경 20nm 이상의 금 나노입자를 활용할 때 효율성이 높다. 그러나 금 나노입자의 체외 배출이 원활하지 않아 잠재적인 위험성이 있는데다, 암을 골라 제거할 수 없어 의료계가 적극적으로 활용하지 못하는 실정이다.

이번에 연구팀이 만든 나노신소재는 정상세포가 아닌 암세포에만 결합한다. 유방암세포의 경우, 빠른 분열과 전이를 위해 세포 표면에 정상세포에 비해 월등히 많은 EGFR(상피성장인자 수용체)를 만드는데, 연구팀은 이 EGFR에 선택적으로 결합할 수 있는 펩타이드인 affibody에 직경 3 nm 이하의 초미세 금 나노닷을 결합했다. 광열치료 후 자발적으로 형태를 바꿔(단백질 변성) 해체되기 때문에 몸 밖으로 쉽게 배출될 수 있다는 게 연구팀의 설명.

실제로 인간 유방암 세포로 종양을 유도한 생쥐에 근적외선 광열치료를 실시한 결과 암세포가 괴사한 것이 확인됐다. 이어 3주간 생쥐의 장기와 조직을 살펴본 결과로도 금이 채내에 없이 배출된 것으로 확인됐다.

▲ 생쥐의 암 발병부위에 근적외선 레이저를 50분간 쬐는 광열치료를 수행하고 5일 뒤 암세포의 상태를 확인한 결과 단백질-금 복합 나노 신소재를 주입한 실험용 쥐(C)에서만 암세포 괴사가 일어난 것을 확인할 수 있다.<미래창조과학부 제공>
이 교수는 “유방암, 피부암 등 근적외선 레이저가 원활이 투과될 수 있는 모든 종류의 암에 활용이 가능할 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구는 첨단재료 분야 국제학술지 어드밴스드 머티리얼스지(Advanced Materials) 7월 8일자에 게재됐다.

[인기기사]