부작용 억제 환부만 강타하는 옛 발상에 첨단기술 접목
超微細 기술로 재조명되는 항암제 제형 개량 각국 활발

암 부위만을 정확하게 저격하는 표적 항암제. 주변의 건강한 조직세포를 해치지 않아 부작용이 적고 환부에만 직접 송달되는 약물송달시스템(DDS: Drug Delivery System)연구는 지금도 밤낮으로 계속되고 있다.

항암제는 자주 환자를 괴롭힌다. 구역증이나 구토, 탈모와 사지저림 등 항암제가 암과는 상관이 없는 정상적인 주변 세포까지도 공격하기 때문이다.

될 수 있는 대로 암 부위에만 항암제를 직송하고 싶다. 결코 새롭지 않은 이 같은 아이디어와 숙제에 대해 최근 눈부신 발전을 거듭한 나노테크놀로지의 발전 속에 항암제 제형 문제가 또다시 각광을 받고 있다.

암 부위에만 약제를 전송해서 부작용 없이 치료하려는 방식을 DDS라고 부른다. 약을 특수막으로 싸서 환부까지 운반하고 도착 후에 약을 방출시킨다. 위 속에서 녹지 않고 장까지 약제가 도달되는 DDS약 등은 이미 실용화 된지 오래이다.

이런 DDS방식을 항암제 개발에 연결시키는 계기를 마련한 연구논문이 있다. 일본국립암연구센터 히가시(東)병원 암치료개발부의 마쓰무라 야스히로(松村寶光) 부장팀이 1986년 발표한 논문으로 지금부터 25년전 일이다.

사람의 혈관벽을 보통 통과할 수 있는 물체는 10만분의 1mm보다도 작은 분자들이다. 그러나 암 주변에 형성된 혈관은 사정이 다르다. 특이한 신속성으로 빠르게 증식되는 암세포는 많은 영양분을 필요로 한다.

이 때문에 암세포 주변의 혈관벽은 1만분의 1mm크기의 커다란 구멍이 송송 뚫린 상태가 돼서 혈액중의 영양분이 듬뿍 침출되면서 증식이 빠른 암세포에 전달된다.

이와 같은 혈관벽의 ‘구멍’ 크기가 다른 격차를 이용하면 암세포에게만 도달되는 약제를 설계할 수 있다. 따라서 겨냥하는 크기는 5만분의 1mm내지 1만분의 1mm사이즈의 비교적 큰 분자. 이것을 나노 단위로 표현하자면 20~100나노미터이며 바로 나노테크놀로지의 세계에서 다루어진다. 이런 크기의 약제라면 정상적인 조직의 혈관 밖으로는 새어나가지 않으며 주변세포에 영향을 끼치지 않는다.

이것으로 DDS방식에 의한 암 치료에 쓰일 약제분자의 크기가 결정됐다. “1986년 당시의 논문은 발표 된지 10년 이상 묵살됐었다”고 마쓰무라 부장은 회고한다. 그러나 최근 수년 사이에는 이 낡은 논문이 연간 100건 이상씩이나 다른 최신논문에서 인용되는 주요논문으로 각광을 받고 있다.

혈관벽 투과 구멍의 격차에 주목
그런데 중요한 것은 약제의 크기뿐 아니다. 그것이 인체 내에서 이물질이라고 인식당하면 생체 내 면역시스템에 의해 포착돼 몸 밖으로 배출 당한다. 이렇게 당하지 않으려면 약제표면이 물(수분)과 잘 어울리며(親水性), 전기를 품지 않는 비대전성(非帶電性) 이어야할 필요가 있다.

약제를 봉입(封入)하려면 이런 용기를 어떻게 마련해야 하는가. 그래서 도쿄대학 가타오카 카즈노리 교수팀이 개발한 것이 고분자미셀(micell: 고질입자) 이라고 불리는 구형(球刑)의 캡슐이다. 우선 물에 친숙한 ‘친수성’ 부분과 잘 어울리지 않는 ‘소수성(疏水性)’ 부분 등 양쪽을 다 지니는 분자를 나노테크놀로지기술로 작성하고 이것을 물속에 방출하면 ‘소수성’ 부분이 서로 끌어당겨 분자가 자연히 집합한다.

이때 ‘친수성’ 부분들도 동시에 붙게 되므로 이것을 외막(外膜)으로 삼는 캡슐이 형성된다. 이 캡슐 속에 항암제 약제를 봉입한다. 그러나 이 방식으로 마련된 약제캡슐이 제대로 암세포에 도착해도 아직 난관이 남아있다. 캡슐이 제때 쉽게 파손돼 약제가 잘 방출돼야만 한다. 이점에서 고분자미셀캅셀은 유리하다.

캡슐에 사용될 분자를 연구, 검토함으로써 그 훼손되기 쉬운 성질을 등급별로 마련할 수 있다. 또한 암센터의 마쓰무라 야스히로 부장팀이 산출해낸 가장 적합한 구멍의 크기에 알맞는 캡슐도 만들기 쉽다.

이미 국내외 각지에서 고분자미셀의 항암제 4종류에 관한 임상시험이 시작됐다. 부작용이 적정선에서 멈춘다면 환자는 입원하지 않아도 표적항암제요법의 치료를 받을 수 있게 될 것이다.

가타오카 카즈노리 도쿄대 교수는 “환자의 마음과 비용 부담을 크게 감축시킬 것이다. DDS요법 신제품을 개발하는 입장에서 이 연구를 뒷받침하고 싶다”고 말한다.

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