차세대 의약품으로 암 진단과 치료에 쓰이는 '나노의약품'의 체내 움직임과 분포를 실시간 확인할 수 있는 기술이 개발됐다.
한국원자력연구원은 박정훈 박사 연구팀이 의료용 동위원소인 '지르코늄-89'를 이용해 나노물질의 체내 분포를 영상화해 면역력을 검증하는 데 성공했다고 22일 밝혔다.
지르코늄-89는 PET(양전자방출단층촬영) 검사와 같은 영상진단에 사용되는 동위원소다. 반감기가 3.3일로 다소 길어 물질의 체내 움직임을 장시간 동안 정확하게 관찰할 수 있다.
나노의약품은 소재 크기와 물성을 변화시켜 체내 특정 부위를 표적화해 약물을 전달하는 원리를 질병을 진단·치료한다. 하지만 체내 면역 작용으로 나노물질이 종양에 온전히 도달하지 못해 간 등에 축적된다. 이를 해결하기 위해 적혈구에서 추출한 단백질막을 나노물질에 코팅하는 방법을 썼다.
연구팀은 실험용 쥐에서 적혈구를 분리해 단백질막을 추출했다. 이어 나노물질과 지르코늄-89를 결합해 추출된 단백질막을 나노물질 표면에 코팅해 면역나노물질을 만들었다.
이렇게 만든 면역나노물질을 적혈구를 추출한 쥐에 주사해 물질의 체내 이동과 분포 등을 살펴본 결과, 단백질막을 코팅한 나노물질은 간을 통과해 종양에 축적되기 시작해 하루가 지나 후에 체내 순환이 이뤄졌다.
반면 단백질막을 코팅하지 않은 나노물질은 간이나 비장에 축적된 후 빠져나가지 않는 것을 확인했다.
또한 연구팀은 현재 진단용 동위원소로 많이 쓰이고 있는 불소-18, 갈륨-68은 반감기가 각각 약 110분, 68분으로 짧아 영상을 얻을 수 없었으나, 지르코늄-89는 반감기가 3.3일로 영상을 획득하기 쉽다는 것을 확인했다.
이 연구성과는 국제 학술지 '사이언티픽 리포트(지난 15일자)'에 실렸다.
박정훈 원자력연 박사는 "기존에는 실험체를 해부하거나, 투과력이 약한 형광물질을 사용하는 등 나노물질의 면역력을 검증하기 어려웠으나, 지르코늄-89를 통해 나노물질의 면역력을 실시간으로 확인할 수 있게 됐다"고 말했다.
한편 원자력연은 2017년 지르코늄-89를 대량 생산하는 기술을 확보해 국내 연구기관과 대학병원 등에 공급하고 있다. 대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr
실험용 쥐에 단백질막을 코팅하지 않은 나노물질을 주사한 체내 영상(위)과 단백질막을 코팅한 나노물질을 주사한 체내 영상(아래)으로, 단백질막을 코팅한 나노물질의 면역력을 확인할 수 있다.
