최종편집일2025.04.08 (화)
MRI 조영제와 뇌암 온열치료 물질로 동시에 사용할 수 있는 고효율성 ‘나노물질(MnZn-SPION-7)’이 개발됐다. 이 물질은 7nm 크기의 망간-아연-산화철 (Mn0.5Zn0.5Fe2O4) 자성 나노물질로, 기존보다 MRI 조영능력 및 온열치료 효과를 증대시킨 물질이다. 이는 암의 진단과 치료를 동시에 수행할 수 있어, 새로운 암 치료법 개발에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
[그림1] 7nm 망간-아연-산화철 자성 나노물질의 조영제로써 뇌암 진단 효과(좌측) 및 고온발열을 통한 치료효과(우측)
서울대병원 융합의학과 나이랑 교수·신경외과 백선하 교수, 서울대 융합과학기술대학원 박원철 교수, 상하이교통대 릉대순 교수팀은 나노물질(MnZn-SPION-7)을 개발하고, 생체 내 실험 등을 통해 교모세포종의 진단 및 치료 효과를 확인한 연구 결과를 7일 발표했다.
교수팀은 고온열분해 제조공법을 통해 기존 산화철에 망간(Mn)과 아연(Zn)을 도핑하는 방법으로 7-nm 크기의 Mn0.5Zn0.5Fe2O4 산화철 나노물질 ‘MnZn-SPION-7’을 개발했으며, 안전성을 향상하기 위해 메톡시-PEG-실란 용매로 표면을 수정해 PEG-MnZn-SPION-7를 제조했다.
이후 나노물질의 안정성, 생체 안전성, 생체 적합성 및 진단·치료 성능을 평가하기 위해 생채 내 실험과 시험관 실험을 진행하고, 기존 Fe3O4 산화철 나노물질(SPION)과 비교했다.
연구 결과, PEG-MnZn-SPION-7은 크기와 모양이 균일했으며, 수용액에서 자기적 특성을 유지해 나노물질의 안정성이 입증됐다. 그리고 기존 SPION보다 현저하게 높은 MRI T2 강조효과를 보여 조영제로써 탁월한 성능을 확인했다.
치료효과 측면에서 MnZn-SPION-7은 140Oe, 100kHz의 교번자기장에서 기존 SPION보다 5배 이상의 높은 발열을 보였다(78.4°C 대 15.4°C).
또한 PEG-MnZn-SPION-7을 교모세포종 세포에 주입했을 때 온도가 26.6 °C 상승해 교모세포종 세포가 소멸했으며, 2주 동안 6회에 걸쳐 동일한 교번자기장을 가했을 때 면역세포 활성이 유도됐다.
[그림2, 동물실험에서 영상조영능력 및 치료효과 규명: (D) (+)MNP(나노물질),(+)AMF 실험군이 대조군보다 영상조영능력 및 치료효과가 큼 (E) MRI에서 뇌암 위치와 이동경로를 정확하게 파악 가능]
서울대병원 나이랑 교수(융합의학과)는 “MnZn-SPION-7 나노물질은 매우 높은 고온의 온열치료뿐만 아니라 MRI 조영제로써 종양 추적을 동시에 가능하게 한다”며, “이를 통한 새로운 암 치료법 개발에 큰 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다.
서울대 융합과학기술대학원 박원철 교수(응용바이오공학과)는 “향후 고효율성 자성 나노물질을 개발하고 그 표면 개질의 다양한 활성화를 통하여 약물전달의 기능을 추가하여, 환자 맞춤형 진료와 치료를 개선할 계획이다”고 밝혔다.
서울대병원 백선하 교수(신경외과)는 “뇌암(교모세포종)뿐만 아니라 폐암, 유방암, 간암, 전립선암, 피부암과 같은 전신의 암 환자에서 기존의 암 치료에도 불구하고 재발하는 경우, MnZn-SPION-7 나노물질을 이용한 암 치료가 매우 좋은 치료 대안이 될 수 있을 것으로 기대한다”고 설명했다.
이번 연구는 국제 학술지인 ‘세라노스틱스(Theranostics, IF: 12.4)’ 최근호에 게재됐다.
한편 뇌암(교모세포종)은 성인에서 발생하는 원발성 악성 뇌종양 중 가장 흔한 종양이며, 화학치료, 방사선요법 등 기존 치료법에 대한 강한 저항성이 특징이다.
최근 테모졸로마이드와 동시 화학-방사선 요법과 같은 치료법의 발전에도 불구하고, 교모세포종 환자의 중앙 생존 기간은 15개월을 넘지 못하고 있다.
이후 나노물질을 활용한 자기 온열치료법이 부상하면서 산화철 나노물질(SPION)이 개발된 바 있다.
하지만 고강도 교번자기장(Alternating Magnetic Field; AMF, 강도 H와 역방향 강도－H사이를 시간과 함께 주기적으로 변화하고, 자성 나노입자와 상호작용하여 열을 발생시키는 자기장. 예를 들어, 100kHz의 교번자기장은 1초에 10만번 N극과 S극 번갈아 변화한다)이 요구되고, 복용량이 제한되는 등 최적화가 쉽지 않아 실제 적용이 어려웠다.
이에 기존 SPION에 다른 원자를 합성하는 방법이 시도됐지만, 정밀한 원자 도핑을 통해 효율적으로 MRI 조영제효과와 항암치료효과를 동시에 최적화한 연구는 거의 없었다.
[메디컬월드뉴스 김영신 기자]
[3월 제약사 이모저모]비보존제약, 지씨셀, 노보 노디스크, 한올바이오파마 등 소식
[3월 18일 병원계 이모저모⑤]성빈센트, 아주대, 중앙대광명, 서남병원 등 소식
[3월 제약사 이모저모]셀트리온, 오펠라헬스케어코리아, 한국로슈, 아스트라제네카 등 소식
