수술 대신 빛으로 암을 치료한다

수술 대신 빛으로 암을 치료하는 원리가 밝혀졌다.

울산과학기술대학교(UNIST)는 자연과학부 권태혁·임미희·이현우 교수 공동 연구팀이 광감각제와 빛을 이용해 암 조직만 골라 파괴하는 광역동 치료(PDT)에 효과적인 물질을 개발했다고 19일 밝혔다.

광감각제는 빛을 받아 활성화되면서 주변의 산소를 활성산소로 만든다. 활성산소는 암세포 등을 공격해 사멸시키므로 암 치료 등에 활용할 수 있다. 이런 원리를 이용한 치료를 광역동 치료라 하는데, 지금까지 구체적인 작용기작은 밝혀지지 않았다.

이광자(Two-photon) 활성 능력을 가진 이리듐 복합체를 이용한 광역동 치료의 작용기작 광활성제인 이리듐 복합체는 활성산소의 발생 능력이 우수하다. 이는 암세포에서 단백질 산화와 교차결합을 일으켜 세포 사멸을 이끌어 내는 것으로 생각된다.

연구진은 산소를 활성산소로 잘 만드는 물질인 ‘이리듐’을 기반으로 몇 가지 광감각제를 만들었다. 그 결과 파장이 짧은 파란색이나 녹색 빛보다 파장이 긴 빨간색 빛을 활용하는 물질일수록 활성산소를 더 잘 만들어냈다. 이 물질은 빨간 빛을 활용하는 물질일수록 암세포를 잘 죽이는 것을 확인한 것이다.

연구진은 또 이리듐 복합체와 빛을 이용한 암세포 사멸 작용기작도 확인했다. 이리듐 복합체와 빛으로 생성된 활성산소는 세포 내 단백질을 산화시키나, 서로 다른 단백질을 뭉치는 결과를 가져온다. 이는 암세포가 제대로 기능하지 못하도록 만들어 치료의 효과를 높이게 된다.

이번 연구에서는 60초만 빛을 쪼여도 세포 내에서 단백질 사이에 교차결합이 이뤄지는 현상이 확인됐다. 이와 더불어 세포의 생존에 중요한 영향을 미치는 미토콘드리아 단백질과 소포체 단백질들이 산화되는 것을 확인했다.

이번 연구는 광역동 치료에 적합한 분자 설계뿐 아니라 구체적인 작용원리, 실제 암세포에 적용한 실험 결과까지 총망라해 주목받았다.

권태혁 교수는 “세부적인 원리를 몰랐기 때문에 더 효과적인 광감각제를 설계하기도 어려웠다”며 “이번 연구에서는 활성산소를 잘 만들어내는 분자를 설계하고, 이를 통해 광역동 치료 전반에서 벌어지는 작용들을 밝혀냈다”고 말했다.