의과대학 김도경 교수 연구팀이 빛에 반응해 형광을 발산하며 암세포를 선택적으로 파괴하는 경구 투여 가능한 신규 물질인 ‘NBSD-Chol’을 개발했다. 사진은 연구 모식도

의과대학 김도경 교수 연구팀, 임상 적용 가능한 뇌종양 테라노스틱 소재 개발
“콜레스테롤 기반 새로운 형광 유도 수술 및 치료 소재 개발 등 후속 연구 기대”

의과대학 김도경 교수 연구팀이 빛에 반응해 형광을 발산하며 암세포를 선택적으로 파괴하는 경구투여 가능한 신규 물질인 ‘NBSD-Chol’을 개발했다. 연구 결과는 「Lipoprotein-inspired in Situ Activatable Photo-Theranostic Nitrobenzoselenadiazole-Cholesterop for Overcoming Glioblastoma」라는 제목의 논문으로 바이오센서 분야의 세계적 학술지 『Biomaterials』(IF=12.8)에 게재됐다.

김도경 교수는 콜레스테롤 기반의 광감각제를 개발해 종양 제거 후 잔여 세포도 사멸시킬 수 있는 새로운 물질을 개발했다.

사망률 높은 ‘교모세포종’ 표적 치료 가능한 신규 물질 개발
암은 전 세계적인 주요 사망 원인 중 하나다. 특히 중추신경계에 발생하는 ‘교모세포종(Glioblastoma, GBM)’과 같은 난치성 암은 치료가 어렵고 환자 삶의 질도 심각하게 낮춘다. 교모세포종을 치료하기 위해서는 수술적 기법과 화학 요법을 병행한다. 뇌는 구조가 복잡하고 생물학적 중요도도 높기에 수술을 위해 국소 절개한다. 수술의 난도도 높다. 약물 치료 효율도 뇌-혈관 장벽으로 인해 효율이 떨어진다. 재발률이 높고 사망 사례도 많아서 예후가 안 좋은 암으로 꼽힌다.

김도경 교수 연구팀이 연구한 ‘형광 유도 수술(Fluorescence-Guided Surgery, FGS)’은 형광물질을 활용해 종양이나 병변을 실시간으로 시각화하는 기술이다. 종양 정개의 안정성과 정확도를 높이는 수술 방법이다. 미국 식품의약품안전청(FDA)에서 승인한 형광유도 수술용 형광 탐침자는 Fluorescein, Indocyanine green, 5-aminoleyulinic acid(5-ALA) 등이다. 현재의 형광 유도 수술은 종양 제거 후 잔여 세포에 의한 재발을 막는 데 한계가 있다. 신뢰할 수 있는 치료법 개발이 필요한 시점이다.

의과대학 김도경 교수 연구팀은 콜레스테롤 기반의 광감각제(Photosensitizer)를 개발하고, 종양 제거 후 잔여 세포를 사멸시킬 수 있는 새로운 물질을 개발했다. 혈액 내 콜레스테롤 분자가 지질단백체를 형성하고 교모세포종에 과발현된 ‘저밀도 지단백질 수용체(Low-Density Lipoprotein Receptor, LDLR)’에 결합해 세포로 돌아가는 점에서 착안해 연구를 진행했다.

김도경 교수는 혁신적 광유도 항암 치료제인 ‘NBSD-Chol’을 개발했다. NBSD-Chol은 나노스케일에서 안정적으로 균일한 구조를 형성했고(가), 빛을 쪼였을 때 항암 효과가 획기적으로 증가했다(나). 생쥐 모델에서 형광 유도술을 시행했고, 종양 재발이 없었다(다).

암 치료제 개발 넘어 중개의학에 기여, 후속 연구 기대
연구팀은 광감응성 화합물인 ‘니트로벤조셀레나디아졸(Nitrobenzoselenadiazole, NBSD)’과 콜레스테로를 활용해 물질을 설계했다. 새로운 물질은 특정 빛의 작용에 의해 활성화된다. 입으로 복용한 후에는 장에서 흡수되고, 혈류 내에 100㎚ 정도 크기의 작은 지질체를 형성한다. 이 과정에서 교모세포종에 과발현된 저밀도 지단백질 수용체와 결합하고, 교모세포종 세포 속으로 쉽게 침투할 수 있다.

이번 연구는 단순한 암 치료제 개발의 성과를 넘어 중개의학(Translational Medicine) 분야에도 이바지했다. 연구팀은 개발한 물질을 통해 차세대 수술 기술과 ‘광역동 형광 유도 수술제(Photodynamic Fluorescence-Guided Surgery Agent)’의 가능성을 제기했다. 광역동 형광 유도 수술제는 형광 유도 수술과 광역학 치료 기능을 동시에 수행할 수 있는 이중 기능성 광감각제를 의미한다. 연구를 통해 기존 수술법의 잔여 세포 재발이란 한계를 뛰어넘어 교모세포종 극복 기회가 생겼다.

김도경 교수는 “2023년 시작한 연구가 이제 마무리됐다. 새로운 연구 개념을 소개하고 이를 입증할 수 있는 다양한 데이터를 확보하기 어렵다. 공동 연구자들의 노력으로 좋은 결과를 도출할 수 있었다”라며 공동 연구자들에게 고마운 마음을 전했다. 이어 “이번 연구 결과를 바탕으로 초미세형광분자와 지질단백체를 융합한 교모세포종 영상화 및 치료 소재 개발과 임상학적 적용 연구 등의 후속 연구가 더욱 활발하게 진행될 것으로 기대한다”라며 연구의 의의를 밝혔다.

글 정민재 ddubi17@khu.ac.kr
사진 정병성 pr@khu.ac.kr

ⓒ 경희대학교 커뮤니케이션센터 communication@khu.ac.kr