혁신적인 암 치료 기술: 나노 드릴을 이용한 암세포 파괴

나노 드릴을 이용한 암세포 파괴

미국의 연구팀이 개발한 새로운 항암 기술은 아미노시아닌 분자를 이용하여 암세포에 직접적인 충격을 주어 파괴합니다. 이 기술은 근적외선을 사용하여 암세포의 세포막을 파열시키는 플라즈몬을 형성합니다. 실험실에서 인간 흑색종 세포와 실험쥐에 적용했을 때 높은 성공률을 보였으며, 이는 암 치료 분야에서 중요한 진전을 의미합니다. 그러나 상용화까지는 여러 단계의 검증과 시간이 필요합니다.

 

이번 연구를 주도한 시세론 아얄라 오로즈코( Ciceron Ayala Orozco ) 미국 라이스대학 박사. 라이스대학 제공

 

 

새로운 항암 기술: 암세포 파괴의 새로운 접근

미국 연구진이 암세포를 99%까지 파괴할 수 있는 혁신적인 항암 기술을 개발했습니다. 이 기술은 마치 드릴이나 망치를 사용하는 것처럼 암세포에 직접적인 충격을 주어 세포막을 찢고 파괴합니다. 이 발견은 암, 인류를 가장 심각하게 위협하는 질병을 극복하는 새로운 길을 제시할 수 있습니다.

 

연구진과 그들의 발견

라이스대학의 시세론 아얄라 오로즈코 박사, 텍사스 A&M 대학의 디에고 갈베즈 아란다 박사, 텍사스대학 MD 앤더슨암센터의 로베르토 랑겔 조교수 등으로 구성된 공동연구팀이 이 기술을 발견했습니다. 그들은 네이처 케미스트리 학술지에 자신들의 연구 결과를 발표했습니다.

 

'드릴'로 활용된 분자: 아미노시아닌

과학자들은 '아미노시아닌'이라는 분자를 '드릴'로 선택했습니다. 이 분자는 질병 진단에서 사용되는 일반적인 염료로, 바이오이미징 기술에서 생체나 세포를 관찰하거나 암을 발견하는 데 사용됩니다. 아미노시아닌은 물에서 안정적으로 유지되며 세포 표면에 잘 붙는 성질이 있습니다.

분자의 작용 원리

연구진은 이 분자가 단순히 암세포를 찾는 것 이상의 역할을 할 수 있다는 것을 발견했습니다. 아미노시아닌은 암세포에 달라붙어 강력하게 진동하면서 암세포의 막을 찢을 수 있습니다. 이러한 방식으로 암세포를 효과적으로 파괴할 수 있게 되었습니다.

 

 

분자 드릴이 암세포의 세포막을 파괴하는 과정. 라이스대학 제공

 

 

근적외선을 이용한 새로운 항암 기술

이 새로운 항암 기술은 아미노시아닌 분자를 근적외선으로 자극하여 암세포를 파괴합니다. 이 과정에서 분자들이 일제히 진동하며 플라즈몬을 형성하는데, 플라즈몬은 금속 내 자유전자가 빛과 상호작용하여 생성되는 진동 모드입니다. 이 플라즈몬이 암세포의 세포막을 파열시키는 원리를 활용합니다.

 

실험 결과: 인간 흑색종 세포와 실험쥐에서의 성공

실험실에서 배양된 인간 흑색종 세포에 이 방법을 적용했을 때, 암세포의 99%가 파괴되었습니다. 또한 흑색종을 유발시킨 실험쥐에서는 절반의 쥐가 치료 후 암이 없어졌습니다.

제임스 투어 교수의 설명

라이스대학의 화학자 제임스 투어 교수는 이 기술을 "분자 드릴"이라고 부르며, 이것이 완전히 새로운 형태의 분자 기계라고 설명합니다.

 

기존 기술과의 차이점

이전에는 버나드 페링가가 개발한 페링가형 모터라는 물리적 충격을 이용한 치료 방법이 있었습니다. 그러나 새로 개발된 기술은 페링가형 모터보다 기계적 움직임이 100만 배 이상 빠르며, 근적외선을 사용하여 활성화할 수 있습니다. 근적외선은 조직 손상 없이 신체 깊은 부분까지 도달할 수 있는 장점이 있습니다.

 

치료 가능성: 뼈와 장기 암 치료의 새로운 방향

이 기술을 사용하면 외과적 수술 없이도 뼈와 장기의 암을 치료할 수 있게 됩니다. 연구진에 따르면 이 분자 플라즈몬은 거의 대칭적인 구조를 가지며, 한쪽 팔이 세포막의 이중 지질막에 분자를 고정시키는 데 도움을 줍니다. 이러한 구조 덕분에 효과적으로 암세포를 타겟팅하고 파괴할 수 있습니다.

 

분자 드릴 역할을 하는 분자 드릴의 구조. 라이스대학 제공

 

 

 

나노 드릴의 침투 깊이: 가시광선 대비 근적외선의 장점

라이스대학의 제임스 투어 교수는 이 새로운 나노 드릴 기술이 엄청난 발전이라고 평가했습니다. 그는 가시광선을 이용한 기존의 나노 드릴이 최대 0.5센티미터 깊이까지만 침투할 수 있는 반면, 근적외선은 최대 10센티미터까지 침투할 수 있다고 설명했습니다. 이러한 깊은 침투력은 암 치료의 효율성을 크게 향상시킵니다.

 

아미노시아닌의 발견: 오로즈코 박사의 설명

논문의 수석 저자인 오로즈코 박사는 아미노시아닌의 특성에 대해 설명했습니다. 아미노시아닌은 생체 적합성이 뛰어나고 물에서 안정적이며 세포의 지방질 외벽에 잘 부착됩니다. 이러한 특성 때문에 이미징에 널리 사용되어 왔지만, 이를 플라즈몬으로 활성화하는 방법은 알려지지 않았습니다. 오로즈코 박사는 이 분자의 구조와 화학적 특성이 적절한 자극에 노출될 때 동시에 진동할 수 있다고 설명했으며, 이 특성을 암 치료에 활용할 수 있다고 봤습니다.

 

상용화까지의 긴 여정

이 기술은 연구실에서 처음으로 가능성을 확인한 단계에 불과합니다. 상용화로 이어지기 위해서는 여러 단계의 검증이 필요합니다. 각종 부작용 확인, 전임상 및 임상 시험, 그리고 최종적인 판매 허가까지 얻어야 합니다. 이 모든 과정은 상당한 시간이 소요될 것으로 예상됩니다.