연구단 소속의 서울대학교 의과대학 연구팀과 고려대학교 공과대학 연구팀은 학제간 융합 연구를 통해 속은 산화철, 껍질은 산화아연으로 구성된 코어-쉘 구조의 나노입자를 제조한 후 수지상세포에 탑재했고 동물실험을 통해 기존 수지상세포 치료기술보다 항암 치료 능력이 뛰어난 결과를 얻는 데 성공했다.
환자에 수지상 세포를 주사하면 림프절로 이동해 암세포를 죽일수 있는 T-세포를 교육시킨다. 교육을 받은 T-세포는 암조직으로 이동해 암세포 증식을 억제한다. T-세포는 암에 맞서 최일선에 싸우는 병정 세포이고 수지상세포는 T-세포가 암과 잘 싸울 수 있게 교육하는 훈련관인 셈이다.
따라서 T-세포가 적군(암)의 특징(항원)을 잘 인식할 수 있도록 충분한 양의 항원을 수지상 세포에 탑재하는 것과 환자의 림프절에 많은 수지상세포가 이동하도록 하는 것이 이 면역세포치료의 핵심사항이다.
수지상 세포를 이용한 암치료 기술은 지난해 4월 미국내 최초로 덴드리온사가 식품의약국(FDA) 승인을 받은 바 있다. 하지만 기존 방식은 항원의 탑재효율이 낮거나 객관적인 모니터링이 어려워 항암치료에 어려움을 겪어왔다.
국내 연구진은 이러한 문제를 해결하기 위해 직경 10nm의 나노입자에 초정밀 기술을 활용하여 항암면역세포치료에 필요한 3 가지 기능을 동시에 갖도록 했다.
새로운 나노입자는 내부는 산화철(Fe3O4), 껍질은 산화아연으로 이뤄졌다.
산화철 나노입자는 이미 자기공명영상(MRI) 영상조영제로서 널리 쓰이고 있고 산화아연 나노입자는 자외선차단제인 선블럭크림에 쓰여 다른 반도체 재료보다 독성이 없다.
또 산화아연 표면에 스카치테이프 역할을 하는 생체분자인 펩타이드 서열을 고안하여 암세포에만 있는 분자항원을 나노입자에 부착할 수 있도록 설계했다.
이러한 나노입자를 수지상세포에 넣고 암에 걸린 쥐들에 주사하면 다른 대조군보다 훨씬 향상된 항암효과를 관찰했다. 또 기존 MRI 조영제와 달리 약 1시간 내에 수지상세포 탑재가 가능하고 종양특이항원의 수지상세포 내 전달, 수지상세포의 인체 내 전달을 동시에 확인할 수 있다.
연구결과는 영국 ‘네이쳐 나노테크놀로지’ 11일자 온라인 판에 게재됐다.
이번 연구는 보건복지부, 교육과학기술부, 지식경제부 등의 지원을 받아 융합 과학기술 개발의 일환으로 수행됐다.
국립암센터 이상진, 김대홍 박사, 포항공과대학교 생명과학부 양재성, 김상욱 교수가 참여했고 서울대학교 박사과정 정택진, 고려대학교 박사과정 민지현 학생, 고려대학교 우준화 연구교수가 실험을 진행했다.
나노입자 제조기술은 이미 우리나라, 일본, 미국 특허가 등록된 상태이며, 펩타이드를 포함하는 산화아연 복합체 기술은 특허협력조약(PCT) 특허를 출원한 상태다.
/seilee@fnnews.com 이세경기자
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