워싱턴-금으로 피복한 나노입자를 이용한 온열요법을 유방암 모델마우스에 적용한 결과 방사선치료에 대한 암세포 감수성이 높아진다는 연구결과가 나왔다.
베일러의대 중개생물학 분자의학 레이철 애트킨슨(Rachel L. Atkinson) 박사는 이같은 연구결과를 Science Translational Medicine에 발표했다.
현재 이 금나노 셀(gold nanoshell) 기술을 이용한 임상시험이 진행 중인 가운데 이 방법은 난치성 유방암의 유력한 치료법이 될 것으로 기대되고 있다.
국소가열의 과제 극복
유방암 치료시 가장 큰 문제는 대부분의 종양세포에 비해 방사선요법이나 화학요법에 강한 저항성을 보이는 일부 줄기세포다.
대개 이러한 암줄기세포가 치료 후 암세포 재증식의 원인이 된다고 전문가들은 보고 있다.
지금까지 가능한한 많은 암세포를 공격하는 기술을 고안해 왔는데 그 중 하나가 조직의 온도를 섭씨 45도로 가열하는 온열요법 등을 방사선요법과 다른 기존의 치료법과 병용하는 방법이다.
애트킨슨 박사는 "온열요법을 이용하면 정상조직의 손상을 최소화시키고 암세포를 파괴할 수 있으며, 나아가 방사선에 대한 암 줄기세포의 감수성도 높일 수 있다"고 설명하고 있다.
하지만 유방암에 대한 온열요법은 과거 수년간 거의 실시되지 않았다. 종양을 신속하고 국소적으로 가열하기가 어려웠기 때문이다.
이 문제를 해결하기 위해 실시된 이번 연구에서는 금나노입자를 이용해 암줄기세포의 온도를 높여 방사선에 대한 감수성을 높이는데 성공했다.
트리플네거티브 유방암 모델마우스의 암줄기세포에 금나노 입자로 고열을 전달해 효과적으로 파괴할 수 있음을 입증한 것이다.
금은 생물조직내에서의 독성이 다른 대부분의 금속에 비해 낮아 규소 산화물인 실리카(silica)를 재료로 하는 '나노셀'의 피복재료로는 이상적이다.
이번 실험에서는 우선 이 금나노셀을 마우스의 종양 속에 직접 주입했다. 주입된 금나노셀은 종양혈관에서 들어가 종양 속에 쌓이게 되고 레이저를 통해 열을 냈다.
나노셀의 이러한 발열은 방사선으로 파괴된 종양세포의 DNA이중체인이 수복되지 못하게 억제하고 방사선요법에 대한 종양세포의 감수성을 높일 것으로 생각했다.
금나노셀을 주입한지 24시간 후에 마우스를 방사선만 조사하는 군과 방사선조사와 20분간의 온열요법을 병용하는 군으로 나누어 비교했다.
그 결과, 치료 후 48~72시간 후 종양크기는 방사선단독요법군에 비해 병용요법군에서 낮아졌으며, 이 군에서 암 줄기세포가 차지하는 비율도 증가하지 않았다.
방사선+온열병용요법군에서는 암세포의 분화속도가 낮아지고 종양도 적게 형성하는 것으로 나타나 온열요법이 암 줄기세포의 증식을 억제하고 악성도도 변화시켰을 가능성이 나타났다.
또 마우스에서 증식시킨 사람 유방암을 대상으로 동일한 실험을 한 결과, 앞선 실험과 마찬가지로 나노입자의 발열이 방사선요법에 대한 사람 유방암 줄기세포의 감수성을 크게 높이는 것으로 나타났다.
애트킨슨 박사는 "이번 전임상데이터에서 금나노셀을 이용한 국소온열요법이 방사선요법에 저항성을 보이는 암줄기세포에서 저항성을 높이고 난치성 트리플 네거티브 유방암 치료에도 유용할 수 있는 것으로 나타났다. 이러한 효과는 온열요법에 의한 임상적 개선이 나타난 과거의 임상시험 효과에도 도움이 될 수 있다"고 말했다.