현재 암을 치료하기 위한 다양한 화학치료 요법(chemotherapy)들이 이뤄지고 있다. 하지만 아직 독성을 대폭 줄여서 항암치료기간 중에도 일상생활이 가능한 항암제는 개발되지 않고 있는 실정이다. 암세포에 항암제를 처리하면, 수 시간 내에 약물이 모두 배출(efflux)돼 암세포가 항암제에 내성을 갖게 된다. 어쩔 수 없이 항암제의 투여량이 높아져 독성으로 인한 부작용의 우려가 있다.

나노물질을 이용하면 암세포가 약물을 쉽게 배출할 수 없는 약물전달방식(엔도사이토시스)을 거치는 것으로 알려져 암세포의 내성을 억제시킬 것으로 주목받고 있다. 1997년 나노항암제 분야 선두주자인 미국 스탠퍼드대학 화학과 Hongje Dai 교수팀은 항암제를 카본나노튜브에 파이본딩이라고 하는 비공유 결합을 이용해 결합시켜 기존 항암제 대비 2배 정도의 효과를 얻는데 성공했다.

하지만 이렇게 비-공유결합된 나노항암제는 항암제를 나노물질에 많이 붙일 수 있는 장점이 있지만 붙잡아 두는 힘이 약해 혈액에서 항암제가 쉽게 떨어져 나간다. 결과적으로 표적으로 하는 암세포에 도달하기 전 이미 많은 약물들이 손실될 수 있어 효과가 저하될 수 있다.

경상대 BNIT R&D센터 나노의학연구실과 경상대 의학전문대학원에서 박사과정을 밟는 동안 강력한 아미드 공유결합을 이용해 혈액에서 항암제의 분리억제 및 암세포 내성을 극복하고, 암세포의 핵 근처에서만 약물이 분리돼 암세포의 핵으로 약물을 효과적으로 전달시키는 카본나노항암제를 개발했다.

개발된 나노항암제는 기존 항암제와 비교해 10%만 사용하고도 탁월한 항암효과를 보였으며 기존 항암제인 독소루비신이나 독실과 비교할 때 엔도사이토시스를 더욱 많이 발생시켜 암세포를 효과적으로 공격하는 것을 확인했다.

그리고 4주가 지나면서 축적됐던 나노물질은 특별한 간독성을 나타내지 않고 간에서 사라지는 것을 확인할 수 있었다. 현재 임상에서의 실용화를 위해 식약처에서 주관하는 나노항암제 독성평가 후보군으로 선정돼 경북대 및 영남대와 공동으로 독성 평가 중에 있고, 나노물질이 특정장기에 축적되는 성질을 이용해 폐나 간 같은 특정 조직의 암에 더욱 더 효과적으로 적용될 수 있을 것으로 기대를 얻고 있다.

필자가 속해있는 연구팀이 이 분야에서 많이 알려진 팀도 아니어서 아주 오랜 기간 열정만으로 무수한 난관을 헤쳐 나온 결과인 것 같아서 자부심을 느낀다. 또 오랜 학위기간 동안의 노력이 좋은 결과물로 나타나고 있어서 포기하지 않고 연구의 길을 걷고 있는 것에 대해 보람을 느낀다.

앞으로도 나노물질이 주로 축적될 수 있는 폐나 간 같은 특정 조직의 암 모델을 이용해 특정 암에 효과적으로 치료효과를 나타낼 수 있는 나노항암제에 대한 연구와 이번 연구에서 큰 효과를 보인 카본나노튜브 뿐만 아니라 다양한 나노물질을 이용한 나노치료제 개발에 대한 도전을 계속하려고 한다.

이연경 경상대 박사후 연구원
경상대 BNIT R&D center 나노의학 연구실에서 생체 적합한 나노물질을 이용한 다양한 치료제 개발에 대한 연구를 수행 중이다.