원자력硏, 나노의약품 면역증감효과 검증 성공

[이데일리 이연호 기자] 국내 연구진이 의료용 동위원소 지르코늄-89를 이용한 영상화 기술로 나노물질의 면역력을 검증하는 데 성공했다.

Zr-89 이용 나노물질의 체내 영상화 연구 과정. 그림=한국원자력연구원.

한국원자력연구원은 박정훈 박사 연구팀이 지르코늄-89를 이용해 생체물질을 이용한 나노물질의 체내 분포를 영상화해 면역력을 검증하는 데 성공했다고 22일 밝혔다.

차세대 의약품으로 각광받아 관련 연구가 한창인 나노의약품은 질병을 진단·치료하기 위해 나노크기의 소재들을 활용해 제조한 의약품을 뜻한다.

탄도미사일이 적군의 목표지점을 정확히 타격하듯 나노의약품은 소재의 크기와 물성을 변화시켜 체내 특정 부위를 표적화해 약물을 전달하는 장점이 있어 암 진단·치료에 효과적인 첨단기술이다. 하지만 체내 면역작용으로 나노물질이 종양에 온전히 도달하지 못하고 간 등에 축적되는 의학적 한계가 있다.

나노물질이 면역시스템을 극복하고 종양에 효율적으로 도달할 수 있는 방법으로 적혈구에서 추출한 단백질막을 나노물질에 코팅하는 방법을 쓴다. 적혈구에 존재하는 면역조절 단백질은 대식세포(면역을 담당하는 세포)와 만났을 때 면역시스템을 피하는 효과가 있기 때문이다.

연구진은 쥐에서 적혈구를 분리한 뒤 단백질막을 추출했다. 이어 나노물질과 지르코늄-89를 결합하고 추출한 단백질막을 나노물질의 표면에 코팅함으로써 면역나노물질을 만들었다. 적혈구를 추출한 쥐에 이 물질을 주사하고 핵의학 영상장비로 관찰하면 물질의 체내 이동과 분포 등을 파악할 수 있어 나노물질의 면역력이 확인 가능하다.

단백질막을 코팅한 나노물질은 간을 통과해 종양에 축적되기 시작해 하루 경과 후에는 체내 순환이 이뤄졌으나 단백질막을 코팅하지 않은 나노물질은 간이나 비장에 축적된 후 빠져나가지 않아 단백질막을 코팅한 나노물질의 효과성이 확인됐다.

아울러 현재 진단용 동위원소로 많이 쓰이고 있는 불소-18와 갈륨-68은 반감기가 각각 약 110분, 68분으로 짧아 영상 자체를 얻을 수가 없으나 지르코늄-89는 반감기가 3.3일로 영상을 통한 검증에 뛰어나다는 점도 확인할 수 있었다.

박정훈 박사는 “기존에는 실험체를 해부하거나 투과력이 약한 형광물질을 사용하는 등 나노물질의 면역력을 검증하기 어려웠으나 지르코늄-89를 통해 나노물질의 면역력을 실시간으로 정확히 확인할 수 있게 됐다”며 “연구원은 지르코늄-89를 비롯한 의료용 동위원소를 연구기관 및 의료기관에 공급해 의료기술 발전에 기여하도록 힘쓰겠다”고 말했다.

이 연구 결과는 세계적 학술지인 네이처의 자매지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에 5월 15일 게재됐다.