[과학을 읽다]마이크로로봇이 암 치료한다

국내 연구팀, 암 치료용 면역세포 기반 마이크로 로봇 개발

▲암을 치료할 수 있는 마이크로로봇이 개발됐다.[사진제공=한국연구재단]

[아시아경제 정종오 기자] 암을 치료하는 마이크로로봇이 개발됐습니다. 자기장을 이용한 능동형 약물 전달로 암세포의 효율적 치료가 가능합니다. 국내 연구팀이 고형암(고형장기에 발생하는 암. 대장암, 유방암, 위암, 간암, 췌장암 등) 추적과 치료가 동시에 가능한 면역세포 중 하나인 대식세포(면역을 담당하는 세포) 기반의 의료용 마이크로로봇을 내놓았습니다.

그 동안 고형암 치료는 종양조직에 보다 오래 잔류하는 특성을 지닌 나노파티클(이하 NPs)을 사용한 약물 전달체를 혈관에 침투시켜 종양조직을 사멸시키는 방법을 사용했습니다. 혈관만을 따라 약물 전달이 가능한 NPs로는 능동적이고 효율적 전달이 어려웠습니다. 종양은 성장 속도가 빠른 암세포의 특성으로 급속도로 커집니다. 혈관 형성 속도는 그를 따라가지 못합니다. 종양 조직 내 혈관은 일반 혈관과 달리 비정상적이고 불규칙적으로 형성됩니다. 약물 전달의 주요 표적인 종양 중심부에는 혈관이 미처 형성되지 못하는 것이죠.

또 NPs의 크기를 효율적으로 만들기 어려웠습니다. 크기가 너무 작으면 신장, 간 등에 의해 체외로 배출돼 버립니다. 너무 크면 백혈구, NK(Natural killer) 세포 등에 제거돼 버립니다. 면역세포를 이용한 항암 치료는 현재 사용되는 항암 요법 중 가장 안전한 방법으로 알려져 있습니다. 질병 발생 이전에 분리, 저장된 건강한 면역세포를 암이 발생했을 때 투여하거나 암 특이 항원으로 이용하는 것이죠.

이 방법도 면역세포의 활성화에 의존하는 수동적 방법으로 치료과정 상의 초과 시간과 비용 발생, 항원 다양화에 따른 표적 항원 선택의 어려움 등의 한계가 있었습니다. 연구팀은 동물 유래의 대식세포를 기반으로 한 마이크로 로봇을 개발해 기존의 NPs를 이용한 약물전달 체계와 면역 세포의 한정적 치료 방식을 극복했습니다.

마이크로로봇은 산화철(Fe3O4) 탑재로 외부 자기장에 의해 능동적으로 종양 주변부까지 표적이 가능합니다. 자체 암 지향성을 지닌 대식세포를 기반으로 했기 때문에 종양 중심부를 표적할 수 있습니다. 항암제를 탑재한 대식세포 기반 마이크로로봇은 항암제의 효율적 도달과 대식세포의 초기면역반응에 의해 보다 효과적 암 치료가 가능합니다.

대식세포를 약물 전달체로 이용하기 때문에 기존의 면역세포의 치료 과정 중에 발생하는 저장, 활성화, 암 항원에 의한 표적화 등의 추가적 과정이 필요하지 않아 효율적입니다. 이번 로봇은 생체 내 종양환경과 유사하게 제작된 마이크로 칩을 이용했습니다.

이번 연구는 박석호 전남대 교수 연구팀이 수행했습니다. 연구결과는 세계 학술지 Nature의 자매지인 '사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)' 6월27일자에 실렸습니다.

박석호 교수는 "면역세포를 이용한 마이크로 로봇 연구는 앞으로 세계적 의료용 로봇의 주된 연구방향 중의 한 줄기가 될 것"이라며 "면역세포를 이용한 방식은 인체에 거부반응이 없고 자기장 구동기술과 결합돼 더욱 진보된 항암 치료제 기술로 활용될 것으로 기대된다"고 말했습니다.