서울성모병원-포스텍, 코로 투여하는 뇌종양 치료제 개발 착수

항암 나노입자 비강 투여 후 자기장으로 종양 부위 유도
혈뇌장벽 우회해 약물 전달 효율 높여

코를 통해 투여한 항암제를 자기장으로 뇌종양 부위까지 유도하는 새로운 약물 전달 기술이 동물실험에서 생존기간을 최대 2.7배 연장한 것으로 나타났다.

코로 흡입하는 '뇌종양 치료제'를 개발하는 연구진. 왼쪽부터 양승호 서울성모병원 교수, 박성민 포스텍 IT융합공학과 교수, 김원종 화학과 교수. 서울성모병원

서울성모병원은 양승호 신경외과 교수와 포스텍 IT융합공학과 박성민 교수, 화학과 김원종 교수 공동연구팀이 비강 투여한 항암 나노입자를 경두개자기자극(TMS)으로 뇌종양 부위까지 유도하는 치료 전략을 개발했다고 11일 밝혔다.

교모세포종은 성인 원발성 악성 뇌종양 가운데 가장 흔한 암으로 표준 치료를 받아도 평균 생존기간이 약 15개월에 불과한 난치성 질환이다. 기존 치료제인 테모졸로마이드는 혈액뇌장벽(BBB) 때문에 종양 부위 도달이 제한되고 전신 부작용이 발생하는 한계가 있다.

연구팀은 테모졸로마이드를 초상자성 산화철 나노입자(SPION)에 결합한 복합체를 제작한 뒤 코를 통해 투여하고 경두개자기자극으로 종양 부위까지 유도하는 방식을 설계했다. 코와 뇌를 연결하는 후각신경 경로를 활용해 혈액뇌장벽을 우회하는 전략이다.

세포실험 결과 해당 복합체는 기존 약물과 유사한 종양세포 사멸 효과를 보였다. 전자현미경 분석에서는 나노입자가 종양세포 핵 내부까지 분포하는 것으로 확인됐다.

교모세포종 마우스 모델을 이용한 동물실험에서는 중앙 생존기간이 대조군 27일, 복합체 단독 투여군 51일, 복합체 투여 후 경두개자기자극 적용군 72일로 나타났다. 자기자극을 병행한 군은 대조군 대비 약 2.7배, 단독 투여군은 약 1.9배의 생존기간 연장 효과를 보였다.

특히 경두개자기자극 적용군에 사용된 약물 용량은 기존 경구 투여량의 약 5.6% 수준에 불과했다. 그럼에도 뇌 조직 내 약물 농도는 유의하게 증가한 것으로 확인됐다. 연구팀은 액체크로마토그래피-탠덤 질량분석(LC-MS/MS)을 통해 자기자극이 약물의 뇌 내 전달과 잔류를 높인다는 점을 확인했다고 설명했다.

양승호 교수는 "비강 투여와 경두개자기자극을 결합한 방식은 혈액뇌장벽을 효과적으로 우회하면서 기존 항암치료의 전신 부작용을 줄일 수 있는 가능성을 보여줬다"며 "교모세포종의 장기 관리 전략으로 발전시키기 위해 후속 연구를 이어갈 계획"이라고 말했다. 연구 결과는 국제학술지 '드러그 딜리버리 앤드 트랜슬레이셔널 리서치'에 게재됐다.

박정연 기자 jy@asiae.co.kr