나노필름을 이용해 항암제 방출 속도는 물론 양까지 조절해 맞춤형 치료를 할 수 있는 방법이 이르면 1∼2년 사이에 나올 것으로 보여 관심을 모으고 있다.
20일 미래창조과학부에 따르면 중앙대 화학신소재공학부 홍진기 교수 연구팀과 서울시립대 이종범 교수 연구팀은 항암제와 결합할 수 있는 DNA 구조체로 만든 나노필름을 이용해 항암제 방출을 제어할 수 있다는 연구결과를 내놨다. 향후 이 나노필름을 이용해 암의 진행과정이나 예후에 따라 항암제방출속도나 방출량을 제어할 수 있는 스마트 항암제 전달체 개발 등 후속연구로 이어질 것으로 전망된다.
수많은 항암제가 있지만 문제는 여전히 암세포뿐만 아니라 정상세포까지 같이 죽이는데 있다. 이렇다 보니 암 환자들은 머리가 빠지거나 혹은 제대로 먹지 못하는 등 부작용이 심각하다. 암을 죽이려다 사람을 죽이는 상황에까지 이르고 만다.
이번 연구결과는 정상세포에 미치는 영향은 줄이고 암세포에 대한 효과는 높이는데 목적이 있었다. 암세포에 대한 효과를 높이기 위해선 암의 진행과 예상 징후에 따라 항암제 전달속도나 방출량을 정밀하게 제어해야만 한다. 최근 생체 친화적인 DNA가 일반 고분자 소재보다 항암제를 담고 유지할 수 있는 전달체로 주목받고 있다. 박막이나 하이드로겔, 입자 등의 형태의 항암제 전달체로 개발하려는 연구가 활발하다.
연구팀은 머리핀 모양, 알파벳 X, Y자 등 DNA 형태를 달리해 항암제 방출 양과 속도를 조절할 수 있는 나노필름을 개발했다. 나노필름에서 떨어져 나온 DNA가 분해되면서 결합하고 있던 항암제를 방출하게 되는데 DNA 모양에 따라 분해속도가 달라 결과적으로 항암제 방출속도가 달라진다.
다양한 형태의 DNA 구조체를 합성하고 여기에 항암제 독소루비신(폐암, 소화 기관 암, 방광 종양 등에 쓰는 항암제)을 결합시켰다. 실제 분광법을 이용한 결과 DNA 두 사슬 사이의 염기쌍 결합이 6개인 머리핀 모양인 경우 가장 빨리 항암제가 떨어져 나오는 반면 18개 염기쌍 결합을 가진 X자 모양을 이용한 경우 분해속도가 현저히 느린 것으로 나타나 방출속도 제어 가능성을 확인했다.
특히, 연구팀이 개발한 DNA 구조체는 기존 구(sphere) 형태의 전달체와 달리 필름형태로 제조하기 쉽고 블록처럼 자유자재로 조립할 수 있는 장점이 있다.
홍 교수는 "DNA 나노필름을 이용한 스마트 항암제 전달체 개발 등 후속 연구에 물꼬가 트일 것으로 기대한다"며, "기존 약물 전달체 표면 또는 의료기기 등에 접목할 수 있어 응용범위가 넓을 것"이라고 설명했다.
한편 이번 연구는 미래부와 한국연구재단이 추진하는 신진연구자지원사업의 지원으로 이뤄졌으며, 연구결과는 네이처 자매지 사이언티픽 리포트지(Scientific Reports) 2월 12일자 온라인판에 실렸다.
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