수술 이후 항암 치료 반응 확인 가능한 종양 기반 플랫폼 개발

의대 성학준(의학공학), 강석구 교수(신경외과학) 연구팀

교모세포종 치료제를 효과적으로 선택할 수 있는 교모세포종 미니어처가 개발됐다.

의대 성학준(의학공학), 강석구 교수(신경외과학) 연구팀은 교모세포종 치료제 선택을 위한 미니어처와 치료 가능성을 높이는 운반체를 개발했다.

이번 연구 결과는 바이오 소재 분야의 국제학술지인 '어드밴스드 헬스케어 머터리얼스(Advanced Healthcare Materials, IF 11.092)' 최신호에 게재됐다.

교모세포종은 뇌에 생기는 암으로 진행이 빠르고 치료가 어렵다. 보고된 환자 정중 생존 기간이 14.6개월에 불과하고 5년 생존율은 3% 미만일 정도다. WHO가 분류한 종양 등급에 따르면 4등급에 속하는 악성도가 높은 암이다.

치료를 위해서는 수술 이후에 3주 전후로 방사선과 항암 치료를 병합해야 한다. 종양이 빠른 진행을 보이기 때문이다. 진행이 빠른 만큼 항암제의 효과가 다른 암종에 비해 떨어진다.

연구팀은 교모세포종의 이러한 특성을 해결하고자 방사선과 항암 치료의 반응을 살필 수 있는 뇌암 미니어처를 개발했고 항암제를 암줄기세포까지 운반해 치료 효과를 높이는 치료제를 함께 제시했다.

먼저 수술에서 얻은 종양 조직을 배양해 실제 뇌종양 환경을 구현한 미니어처를 제작했다. 그동안 교모세포종의 방사선, 항암 치료 효과를 확인하는 미니어처에는 환자 세포를 활용했었다. 종양 배양법은 세포 배양법보다 성공률은 약 69% 높았고 배양 기간은 3주 정도 단축할 수 있었다. 특히, 수술 2주 안에 치료제 선택의 가능성이 생겼다고 할 수 있고 후속 치료를 이어가는 교모세포종에서 종양 배양 방법은 미니어처 제작 기간을 단축해 환자 맞춤형 치료를 가능하게 할 수 있다. 

또 연구팀은 뇌종양 암줄기세포를 표적으로 하는 나노베지클을 제작해 약물을 전달하는 치료 시스템을 제시했다. 나노베지클이란 DNA, RNA 등이 안정적으로 포장돼 약물 담지가 가능한 나노크기 전달체이다.

연구팀은 종양을 21일 이상 배양했을 때 조직을 이탈하는 암줄기세포가 있음을 발견했고 줄기세포를 표적하는 나노베지클을 만들었다. 암 침윤에서 큰 역할을 하는 이러한 세포에서 PTPRZ1 단백질이 90% 이상 발현했다. PTPRZ1 단백질과 결합하는 아미노산으로 구성된 펩타이드 안에 항암제를 실었다.

종양 조직에 항암제만 투여했을 때 항암 효과는 22%에 그쳤지만 연구팀이 개발한 치료제를 함께 넣으면 52%로 높아졌다.