부산대 연구팀, 켈로이드 정밀 국소방사선 치료 기술 개발… 2주 만에 크기 70% 감소

방사성동위원소를 담은 생분해성 히알루론산 마이크로겔을 병변에 직접 주입… 의료현장에서 10분 내 신속 표지 가능

수술을 해도 다시 자라나기 쉬운 난치성 흉터인 켈로이드를 정밀하게 치료할 수 있는 새로운 국소방사선 치료 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 부산대학교는 바이오소재과학과 양승윤 교수 연구팀이 부산대학교병원 피부과 김훈수 교수·핵의학과 김근영 교수 연구팀, 그리고 주식회사 에스엔비아와 공동으로, 의료현장에서 방사성동위원소를 신속하게 표지해 병변에 직접 투여할 수 있는 ‘생분해성 방사성 미립구 기반 정밀 국소방사선 치료 기술’을 개발했다고 25일 밝혔다.

켈로이드는 피부 손상 후 섬유아세포가 비정상적으로 증식하고 콜라겐이 과도하게 축적되면서 발생하는 난치성 피부질환이다. 수술과 스테로이드 주사, 레이저 치료 등 다양한 치료법이 시행되고 있지만 재발 가능성이 높고 효과적인 약물 치료제가 부족해 미충족 의료수요가 큰 질환으로 꼽힌다. 켈로이드 치료 시장 규모는 2030년 약 50억 달러에 이를 것으로 전망된다.

켈로이드 재발 억제에 효과적인 외부 방사선 치료와 근접 방사선 치료도 활용되고 있지만 한계가 있다. 외부 방사선 치료는 작고 형태가 불규칙한 병변에 방사선을 정밀하게 집중시키기 어렵고, 근접 방사선 치료는 표적 부위에 높은 방사선량을 전달하면서 주변 정상조직 피폭을 줄일 수 있지만 치료재료의 제조·공급 과정이 복잡하고 비용이 높다는 문제가 있다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 의료현장에서 필요한 시점에 방사성동위원소를 신속하게 표지할 수 있는 ‘동결건조 히알루론산 마이크로겔’을 개발했다. 국가 신기술인증을 받은 광경화성 히알루론산을 기반으로 제작된 이 마이크로겔은 동결건조 과정을 통해 미세한 다공성 구조를 갖는다. 방사성동위원소 용액을 마이크로겔에 첨가하면 다공성 구조 내부로 용액이 빠르게 흡수돼 별도의 복잡한 제조공정 없이 현장에서 방사성의약품을 신속하게 조제할 수 있다.

실험 결과, 동결건조 히알루론산 마이크로겔은 치료용 방사성동위원소인 요오드-131을 10분 이내에 90% 이상 신속하게 표지할 수 있었고, 방사성동위원소가 마이크로겔에 안정적으로 유지돼 복잡한 정제과정과 방사성 폐기물 발생을 최소화할 수 있는 것으로 확인됐다.

환자 유래 켈로이드 조직을 이식한 동물모델에 요오드-131이 표지된 히알루론산 마이크로겔을 직접 주입한 결과, 2주 후 켈로이드 크기가 70% 이상 감소해 요오드-131 용액 투여군의 약 15% 감소와 비교해 약 4.7배 높은 치료 효과를 보였다. 또한 방사성 마이크로겔이 병변에 안정적으로 유지되고 주요 비표적 조직에서 유의한 방사성 신호나 조직 손상이 관찰되지 않아, 전신 방사선 노출을 최소화하면서 병변에 치료 효과를 집중할 수 있는 가능성을 확인했다.

연구팀은 이 기술을 다양한 치료용 방사성동위원소로 확장할 수 있다는 점에도 주목하고 있다. 방사성동위원소를 강력하게 붙잡아 고정해 주는 DOTA 기능기를 도입한 히알루론산 마이크로겔을 이용해 최근 전립선암 등에서 치료 활용이 늘고 있는 루테튬-177도 신속하게 표지할 수 있음을 확인했다. 이에 따라 이 마이크로겔은 정밀 국소방사선 치료뿐 아니라 장기 지속형 약물전달체 등 다양한 치료 플랫폼으로 확장될 수 있을 것으로 기대된다.

양승윤 부산대 바이오소재과학과 교수는 “기존 방사성의약품은 제조시설에서 의료기관까지의 공급 과정과 방사성동위원소의 짧은 반감기 등을 고려해야 해 제조와 물류가 복잡하고 비용 부담이 크다”며 “이번 기술은 의료기관이 동결건조 마이크로겔을 미리 보유하고 있다가 치료 일정에 맞춰 국내에서 공급받은 방사성동위원소를 현장에서 신속하게 표지해 사용할 수 있어 치료 접근성과 경제성을 높일 수 있다는 데 의미가 있다”고 설명했다.

김훈수 부산대병원 피부과 교수는 “켈로이드는 피부과의 대표적 난치성 질환으로 치료법이 제한적이며, 방사선 치료가 효과적이지만 안전성이 과제로 남아 있었다”며 “방사성동위원소를 생체적합성 히알루론산 기반 마이크로겔에 신속히 표지해 병변 내부에 국소 전달함으로써 안전한 방사선 치료 가능성을 확인했고, 추가 전임상·임상 연구를 통해 다른 방사선 감수성 종양으로도 적용 범위를 확대할 계획”이라고 말했다. 김근영 부산대병원 핵의학과 교수는 “다양한 치료용 방사성동위원소를 현장에서 신속하게 표지할 수 있다는 것이 이 기술의 중요한 장점”이라며 “환자의 질환과 치료 목적에 적합한 방사성동위원소를 선택할 수 있는 맞춤형 국소 방사성의약품 플랫폼으로 발전할 가능성이 크다”고 덧붙였다.

이강오 에스엔비아 대표이사는 “이번 연구는 전임상 단계로, 제품화를 위해 추가 비임상·임상 검증이 필요하다”며 “현재 개발 중인 동맥경유방사선색전술용 방사성 미립구 비임상시험과 연계해 글로벌 사업화를 추진할 계획이고, 동남권 방사성의약품·정밀 방사선치료 산업 활성화에도 기여할 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구는 부산대 바이오소재과학과 김소담 박사(현재 에스엔비아 소속)와 부산대병원 핵의학과 김근영 교수가 공동 제1저자로, 부산대병원 피부과 김훈수 교수와 부산대 바이오소재과학과 양승윤 교수가 공동 교신저자로 수행했으며, 경북대 서민수 교수와 한양대 최성용 교수 연구팀도 공동연구로 참여했다. 연구는 산업통상자원부 소재부품기술개발사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업 및 바이오·의료기술개발사업의 지원을 받아 이뤄졌다.

연구 결과는 약물전달 분야 국제학술지 ‘저널 오브 컨트롤드 릴리스(Journal of Controlled Release)’ 온라인에 8월 10일 게재됐으며, 10월 10일자에 실릴 예정이다. 논문 제목은 ‘Off-the-shelf microbrachytherapy using on-site fast radiolabeling for keloid treatment’이다.

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