난소암 치료제 암세포까지 옮기는 나노입자 개발

의대 성학준·윤효진 교수(의학공학), 김성훈·이정윤·정영신·이용재 교수(산부인과학) 연구팀

[사진. (상단 왼쪽부터 시계 방향으로) 성학준 교수, 김성훈 교수, 이정윤 교수, 이용재 교수, 정영신 교수, 윤효진 교수]

난소암에서 치료제가 정상세포를 제외한 암세포에만 반응하게 해 치료 효과를 향상시키는 물질이 나왔다.

의대 성학준·윤효진 교수(의학공학), 김성훈·이정윤·정영신·이용재 교수(산부인과학) 연구팀은 난소암 치료제를 난소암세포까지 운반해 치료제의 효과를 높이는 나노입자를 개발하고 이를 마우스 모델에 적용해 실제 효능을 확인했다. 이번 연구 결과는 국제학술지인 ‘Advanced Science(IF 16.806)’에 최근 게재됐다.

성학준·김성훈·이정윤 교수 연구팀은 암세포만 파괴하도록 치료제를 수송하는 물질인 ‘나노베지클’을 난소암세포 필터링을 통해 압출해 개발했다. 나노베지클은 세포와 세포 간 단백질·리보핵산(RNA)을 운반하는 드론과 같은 역할을 하는 엑소좀 모방체다. 나노베지클을 활용하면 난소암세포를 표적으로 치료제의 정밀한 운반이 가능하다. 나노베지클이 암세포 표면의 단백질 정보를 그대로 저장하고 있기 때문이다.

이와 함께 연구팀은 나노베지클의 성능을 시험하기 위해 실제 난소암이 발생한 환경을 재현했다. 3차원 바이오 프린팅 기술로 틀을 만들고 고분자 섬유를 용해시켜 실제 혈액이 흐르는 것과 같은 환경을 구현한 ‘3차원 미세혈관 네트워크’를 조성했다. 이어 연구팀은 3차원 미세혈관 네트워크에 실제 난소암 조직을 배양해 동물 또는 인체 이식 가능한 난소암 칩을 개발했다. 난소암 칩의 치료제에 대한 반응이 실제 난소암의 반응과 같은지를 확인하기 위해 환자와 동일한 약물을 투입해 관찰한 결과, 배양한 난소암 조직 반응이 환자 예후와 일치하는 것을 확인했다.

3차원 미세혈관 네트워크를 통해 나노베지클의 효능을 검증하는 과정도 거쳤다. 정상 조직과 난소암 조직을 3차원 미세혈관 네트워크에 배양한 후 난소암 치료제를 탑재한 나노베지클을 투입했다. 나노베지클은 정상 조직에는 반응하지 않고 난소암 조직에서만 반응했을 뿐만 아니라 치료제를 단독으로 투입했을 때보다 조직에서 암세포 수를 줄이는 치료 효과가 1.4배 좋았다. 

나노베지클의 효과는 마우스 모델에서 교차 검증됐다. 연구팀은 개발한 난소암 칩을 마우스에 이식해 치료제 단독 투여 결과와 치료제를 실은 나노베지클 투여 결과를 비교했다. 그 결과, 나노베지클을 투여했을 시 암세포 크기를 줄이는 효과가 1.8배 향상되는 것으로 나타났다.