단백질로 된 나노입자의 표면 위에 정상세포가 아닌 암세포에만 결합하는 '펩타이드'(아미노산 50개 이하로 구성된 화합물)와 금이 결합돼 함께 존재하는 나노신소재가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
이에 따라 암 치료 목적으로 이용되는 '광열치료'(금 나노입자가 근적외선 레이저를 흡수해 발생하는 열을 이용하여 암 세포를 괴사시키는 암 치료법)의 효율성과 안전성을 보다 높일 수 있는 실마리가 될 전망이다.
10일 미래창조과학부에 따르면 고려대 이지원 화공생명공학과 교수와 한국과학기술연구원 김광명 박사(의공학연구소) 연구팀은 단백질 나노입자 표면에 암세포에 달라붙는 펩타이드와 직경 3nm 이하 초미세 금 나노닷이 동시에 결합돼 존재하는 단백질-금 복합 나노신소재를 개발했다.
연구팀에 의하면 암 부위에 금 나노입자를 전달한 뒤 레이저를 쬐는 광열치료법의 효과를 높이기 위해 체내 투과율이 높은 근적외선 레이저를 잘 흡수하고 광열효과가 뛰어난 직경 20nm 이상의 금 나노입자를 활용한 연구가 활발하다.
하지만 이 정도 크기의 금 나노입자는 체외 배출이 원활하지 않아 잠재적인 위험성이 있다고 보고되고 있으며, 암 부위로의 정확한 전달이 어려워 의료현장에서 적극적으로 활용되지 못하고 있는 실정이다.
이에 따라 연구팀은 단백질 나노입자 표면에 암세포에 달라붙는 펩타이드와 직경 3nm 이하 초미세 금 나노닷이 동시에 결합돼 존재하는 단백질-금 복합 나노신소재를 개발했다. 이 나노신소재는 정상세포가 아닌 암세포에만 결합하고 자발적인 단백질 변성을 통해 해체돼 몸밖으로 쉽게 배출될 수 있어 보다 효율적이고 안전한 광열치료에 응용될 수 있을 것으로 전망된다.
특히, 이 나노신소재를 생쥐의 정맥에 주사한 결과, 통상의 금 나노입자에 비해 암 발병부위로의 전달이 훨씬 효과적으로 진행됐다.
실제 인간 유방암 세포로 종양을 유도한 생쥐에 개발된 나노신소재를 이용, 근적외선 광열치료한 결과 암세포가 괴사되는 것을 확인했다. 또한 3주간 생쥐의 장기와 조직을 살펴본 결과, 금 나노닷이 잔존하지 않음을 파악됐다.
이는 정상세포가 아닌 암세포에만 결합할 수 있도록 인도하는 표적 펩타이드와 체외로 배출되기 쉬운 초미세 금 나노닷을 단백질 나노입자 표면에 동시에 도입한 데 따른 것으로 분석된다.
이 교수는 "개발된 단백질-금 복합 나노신소재로 암 발병 부위로 선택적 전달 효능을 향상시켜 광열치료 효과를 극대화하는 한편, 기존 금 나노입자의 체내축적으로 인한 장기·조직 문제를 해결할 수 있는 실마리가 될 것"이라고 설명했다.
한편 이번 연구는 미래부가 추진하는 중견연구자지원사업(도약)과 선도연구센터지원사업의 지원으로 수행됐으며, 첨단재료 분야 국제학술지인 '어드밴스드 머티리얼스지(Advanced Materials)' 지난 8일자에 실렸다.
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