폐에 직접 전달해 최대 48시간 유지…'흡입형 폐암 나노치료제' 개발

기존 항암치료의 폐 전달 한계 보완
동물실험서 종양 성장 억제 확인

기존 항암치료의 폐 전달 한계를 보완하면서 폐암 세포와 암의 성장을 돕는 면역세포를 동시에 겨냥한 흡입형 나노치료제가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

왼쪽부터 김현구 고대 구로병원 심장혈관흉부외 교수, 박지호 KAIST 바이오및뇌공학과 교수, 김경수 KIST 박사, 전은비 고대 구로병원 심장혈관흉부외과 연구원, 이준희 고대 구로병원 심장혈관흉부외과 교수. 고려대학교 구로병원

고려대학교 구로병원은 심장혈관흉부외과 김현구 교수와 KAIST 바이오및뇌공학과 박지호 교수 공동 연구팀(KIST 김경수 박사·고대 구로병원 심장혈관흉부외과 전은비 연구원·고대 구로병원 심장혈관흉부외과 이준희 교수)이 폐에 자연적으로 존재하는 폐 계면활성제를 활용해 항암제를 폐에 직접 전달하는 흡입형 나노입자를 개발했다고 30일 밝혔다.

폐암 치료에서 정맥 등을 통한 전신 항암제 투여는 암세포뿐 아니라 정상 장기에도 약물이 노출될 수 있는 한계가 있다. 흡입형 치료제는 약물을 폐에 직접 전달해 병변 부위의 약물 농도를 높이고 전신 노출을 줄일 수 있지만, 폐에 도달한 나노입자가 면역세포에 의해 빠르게 제거되는 문제가 있었다

연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 폐에 자연적으로 존재하는 폐 계면활성제를 기반으로 나노입자를 만들고, 그 내부에 항암제인 파클리탁셀을 탑재했다. 또 표면에는 페메트렉시드를 결합해 엽산수용체를 많이 발현하는 폐암 세포와 특정 종양 연관 대식세포를 표적으로 삼도록 설계했다.

특히 이번 치료제는 암세포뿐 아니라 암 주변의 면역환경도 함께 겨냥했다. 종양의 성장을 돕고 면역반응을 억제하는 M2형 대식세포에 나노입자가 전달된 뒤에는 M2형의 특성이 감소하고, 항종양 면역반응을 돕는 M1형 대식세포와 유사한 특성이 증가한 것으로 나타났다.

폐암 생쥐를 대상으로 한 실험에서는 흡입된 나노입자가 폐에 최대 48시간 머물렀으며 다른 장기로 이동하는 양은 제한적이었다. 3주간 치료한 결과에서도 일반 파클리탁셀 투여군과 비교용 나노입자 투여군보다 종양 성장이 억제됐다.

생존율에서도 차이가 있었다. 실험 기간 중 사망한 개체는 치료하지 않은 대조군에서 8마리 중 5마리, 일반 파클리탁셀 투여군에서 4마리, 비교용 나노입자군에서 3마리였던 반면 개발된 나노치료제 투여군에서는 1마리였다. 간·심장·신장 등 주요 장기와 혈액검사에서는 뚜렷한 전신 독성이 확인되지 않았다.

김현구 교수는 "폐암 치료에서는 항암제를 종양 부위에 충분히 전달하면서 정상 장기의 노출과 부작용을 줄이는 것이 중요하다"며 "이번 연구는 폐의 생리적 환경을 활용한 흡입형 플랫폼을 통해 폐암 세포와 종양 면역 미세환경을 동시에 공략할 수 있는 가능성을 전임상 단계에서 확인했다는 데 의미가 있다"고 설명했다.

이번 연구는 '폐암의 엽산 수용체 표적 약물전달 및 대식세포 재프로그래밍을 위한 폐 계면활성제 기반 흡입형 나노입자'라는 제목으로 국제학술지 '저널오브나노바이오테크놀로지(Journal of Nanobiotechnology)'에 게재됐다.

조인경 기자 ikjo@asiae.co.kr