암세포를 공격하는 나노입자

(The particles start out large (100 nm) to enable smooth transport into the tumor through leaky blood vessels. Then, in acidic conditions found close to tumors, the particles discharge bomblets 5 nm in size. Inside tumor cells, a second chemical step activates cisplatin. Credit: Jinzhi Du/Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering at Georgia Tech and Emory)

 암 정복은 인류의 오랜 숙원이지만, 사실 결코 쉬운일이 아닙니다. 비록 지난 수십 년간 여러 가지 치료제와 치료법이 개발되기는 했지만, 암의 완치율은 다른 질환처럼 획기적으로 높아지지 않고 있습니다. 현재 고형암의 치료는 오래 전과 마찬가지로 수술적치료가 기본이고 항암 화학 요법 및 방사선 치료가 보조적으로 사용되지만, 여전히 많은 경우에서 완치에 실패하고 있습니다. 

 이런 한계를 극복하기 위해 여러 가지 새로운 치료 방법이 개발되고 있는데, 그중에 하나가 암세포가 있는 장소만 공격하는 표적 치료제입니다. 여기에도 여러 가지 방법이 존재하는데, 오늘 소개할 내용은 암세포만 골라서 공격하는 나노입자입니다.

 기존이 항암제는 암세포를 죽이는 능력은 우수하지만, 정상 세포도 공격하기 때문에 부작용이 많아서 치료에 한계가 존재했습니다. 따라서 암세포만 골라서 항암제를 투여하는 방법을 연구하는 것입니다. 그러면 사용하는 약물이 줄어들면서 부작용은 줄이고 암세포에 직접 항암제를 전달해서 치료 효과는 높일 수 있게 됩니다.  

 중국과 미국의 과학자들이 협력해서 개발한 새로운 나노입자는 일종의 스마트 클러스터 폭탄이라고 부를 수 있는 것입니다. (위의 사진) 대략 100nm 지름의 나노입자 내부에는 항암제인 시스플라틴 (cisplatin)이 존재합니다. 

 이 나노입자는 체내에 투여하면 5nm의 더 작은 입자로 갈라진 후 암세포의 산성 환경에서 활성화되어 암세포 표면에 달라붙은 후 항암제를 암세포에 전달하는 방식을 사용합니다. 

 연구팀이 저널 PNAS에 발표한 내용에 따르면, 유방암 전이 모델 쥐에서 나노입자 치료군이 대조군에 비해 더 오랜 시간 생존 (54일대 37일) 했다고 합니다. 앞으로 인간을 대상으로 한 임상 시험에서도 비슷한 성적을 거둘 수 있을지는 모르지만, 이와 같은 연구가 계속되면 새로운 차세대 항암법이 개발될 것으로 기대합니다. 

(Using reporter nanoparticles loaded with either a chemotherapy or immunotherapy, researchers could distinguish between drug-sensitive and drug-resistant tumors in a pre-clinical model of prostate cancer. Credit: Ashish Kulkarni, Brigham and Women's Hospital)

 한편 브링햄 여성 병원 Brigham and Women's Hospital (BWH)의 연구자들은 실제로 치료제가 암세포를 죽이는지 보고하는 리포터 나노입자(reporter nanoparticle)을 개발했습니다. 역시 비슷한 표적 치료제인데 항암제나 면역 치료제를 암세포에 전달하면서 독특하게도 형광을 해서 치료효과를 실시간으로 알 수 있습니다. 

 형광되는 정도를 측정하면 이 세포가 항암제에 내성을 지닌 세포인지 아니면 반응하는 세포인지를 바로 알 수 있으며, 어떤 치료제를 써야 가장 효과적인지를 매우 빠르게 판단할 수 있다는 것이 연구팀의 설명입니다. 이 연구 역시 PNAS에 실렸습니다. 

 아직은 갈길이 멀지만, 앞으로 연구가 계속되어 암 환자에게 훨씬 부작용이 적고 효과적인 항암 치료 방법이 개발되기를 기대합니다.

 참고 

Hong-Jun Li et al. Stimuli-responsive clustered nanoparticles for improved tumor penetration and therapeutic efficacy, Proceedings of the National Academy of Sciences (2016). DOI: 10.1073/pnas.1522080113 

 http://phys.org/news/2016-03-nanoparticles-anticancer-cluster.html#jCp 

Reporter nanoparticle that monitors its anticancer efficacy in real time, PNAS,www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1603455113 

 http://phys.org/news/2016-03-nanoparticle-reveals-cancer-treatment-effectiveness.html#jCp