생명/의료

중국과학원 상하이규산염연구소, 저산소 종양 치료에서 새로운 성과 확보

발행일 : 2015 / 09 / 19

중국과학원 상하이규산염연구소의 스젠린(施劍林), 부원보(步文博) 연구팀은 기존의 연구 과정에서 이미 고민감도 산소감지탐침으로 저산소 종양 영역의 산소화 상태에 대한 실시간 모니터링(J. Am. Chem. Soc, 2014, 136(27), 9701-9709.)을 실현하였다. 최근, 연구팀은 해당 연구를 토대로 희토류 화학 성분 조절 및 미세 구조 기능화 설계를 이용한 “저산소증 극복”, “저산소증 이용” 및 “저산소증 회피” 등 3가지 새로운 저산소 종양 치료 전략을 제안하였고, 새로운 다기능 희토류 나노 치료제를 저산소 종양의 고효율적이고 정밀한 치료에 이용하여 일련의 혁신적인 성과를 거두었다.

악성 종양은 인류의 생명 건강에 아주 큰 위해성이 있다. 그 가운데서 고형 종양은 임상 악성 종양의 85% 이상을 차지하며, 저산소증은 고형 종양의 중요한 특징이다. 종양의 저산소 영역 존재는 종양에 대한 방사선 요법 및 화학 요법의 민감성을 감소시켜 종양에 신생 혈관 및 저산소 유도 인자의 형성을 초래하며, 종양 세포의 재발, 침입 및 전이를 유발된다. 이는 종양을 치료하기 어려운 근본 원인이다. 그러므로 저산소 종양에 대한 효과적인 치료는 세계 의학 분야에서 모두 공인하는 종양에 대한 철저한 치료 과정에서 반드시 해결하여야 하는 중요한 문제점이다.

연구팀은 상술한 문제점에 대비해 먼저 “저산소증 극복”의 치료 전략을 토대로 새로운 복합 구조 희토류 나노 치료제인 부하 상향 변환 나노 치료제(UCSs)의 MnO2 나노 층상(UCSMs)을 이용하여 저산소 응답형 상향 변환 발광(UCL) 영상 형성과 산소 증강형 동역학 요법(PDT)/방사선 요법 협동 치료를 진행하여 저산소 종양의 성장, 침입 및 전이에 대한 억제 목적에 도달하였다(Adv. Mater., 2015, 27, 4155–4161). 다음으로 “저산소증 이용”의 치료 전략을 토대로 상향 변환 발광 탐침, 감광제 분자 및 생물학적 환원 약물을 모두 함유한 새로운 다기능 나노 진료 시스템을 구축하여 동역학적 요법(PDT)/화학 요법(생물학적 환원 치료)이 결합된 고효율적 협동 치료를 실현하였다. 동물 실험을 진행한 결과, 광 동역학 치료와 생물학적 환원 약물을 결합한 협동 치료 효과는 단일 치료 모델 및 2가지 치료 모델을 간단히 결합한 치료 방법에 비하여 뚜렷하게 좋았다(Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 8105–8109). 마지막으로 “저산소증 회피” 전략을 토대로 2가지 새로운 다기능 희토류 치료제를 설계함으로써 종양 미세 환경 중의 물분자와 원위치 방출 조절 NO 분자를 이용하여 저산소 종양에 대한 “X선 유도 X-PDT/방사선 요법” 및 “X선 유도 NO 방출 조절/방사선 요법” 2가지 고효율적인 이중 모델의 협동 치료를 실현하였다. 연구 결과, X선 유도 X-PDT 치료 효과는 종양 내의 산소 압력의 크기에 의존성이 없으므로 X선의 에너지 이용율을 뚜렷하게 증가시킬 수 있으며, X선 유도 NO 방출 조절/방사선 요법은 저산소 세포 내의 DNA에 대한 고효율적 파괴, 저산소 종양 세포의 괴사 및 사멸 촉진 과정으로 저산소 종양의 성장을 뚜렷하게 억제하여 저산소 종양에 대한 치료 목적에 도달할 수 있다(Angew. Chem. Int. Ed., 2015, DOI: 10.1002/anie.201504536).

상술한 연구 결과는 향후 악성 저산소 고형 종양에 대한 치료 과정에서 중요한 역할을 일으킬 것이며, 또한 임상에서 일부분 중대한 질병의 다중 모드 영상 중재치료를 토대로 하는 고효율 원위치 치료 등 새로운 의료 기술에 참고적인 연구 아이디어를 제공할 것으로 전망된다.