신경세포와 국소 마취제가 포함된 나노입자를 활용, 신경세포와 암세포 사이의 통신을 마비시켜 유방암을 치료하는 획기적인 표적 치료법이 개발됐다.
이는 이스라엘 테크니온 이스라엘공대(Technion-Israel Institute of Technology) 울프슨 화학공학부 아비 슈뢰더 교수 연구팀의 연구 성과다.
연구의 주요 저자인 슈뢰더 교수는 유방암, 특히 전이될 위험이 높고 세포 분열이 빠른 공격적인 ‘삼중음성 유방암(Triple-negative Breast Cancer)’ 치료법 등의 개발에 경험이 많다. 그는 울프슨 화학공학부의 ‘표적 약물 전달 및 개인 맞춤형 의학 기술을 위한 루이스 패밀리연구소’ 소장이다.
연구팀은 건강한 조직을 손상시키지 않으면서 약물을 종양 부위로 운반하고 방출하는 나노입자 안에 약물 분자를 캡슐화하는 새로운 방법을 개발했다.
연구팀은 또 암세포가 주변의 신경세포와 상호 관계를 갖고 있다는 점을 발견했다. 암세포는 신경 세포의 종양 침투를 자극하며, 이 침투는 암세포의 증식, 성장, 이동을 자극한다.
이를 토대로 연구팀은 신경세포를 통해 종양을 표적으로 삼는 치료법을 개발했다. 국소 마취제(부피바카인)가 포함된 나노입자를 혈류에 주입하면, 나노입자는 혈류를 따라 종양을 향해 이동한다. 이어 암 조직의 신경세포 주위에 쌓이며, 국소 신경을 마비시키고 신경세포와 암세포 사이의 통신을 마비시킨다. 이에 따라 종양의 발달과 폐, 뇌, 골수로의 전이가 획기적으로 억제된다.
연구팀은 나노입자를 세포막처럼 보이게 만들었고, 특수 폴리머로 코팅해 나노입자가 면역체계로부터 자신들의 몸을 숨기고 혈류의 순환 시간을 늘릴 수 있게 했다. 직경이 약 100nm인 각 나노입자에는 마취제가 들어 있다.
연구팀은 정확한 크기의 입자를 생성하는 방법은 종양을 관통하는 열쇠이기 때문에 매우 중요하다고 밝혔다. 종양은 주변의 새로운 혈관의 형성을 늘려 산소와 영양분을 공급받을 수 있게 자극한다. 하지만 혈관 구조의 손상으로 나노입자가 침투할 수 있는 나노 크기의 구멍이 생긴다. 암 조직은 림프 배수가 잘 되지 않으며, 이 때문에 조직 내 입자의 축적이 더욱 더 늘어난다.
연구팀이 개발한 마취 입자는 건강한 조직을 관통하지 않고 혈류를 따라 이동하며, 종양의 손상된 혈관에 도달해야 비로소 방출된다. 이 마취 입자는 암 조직의 신경세포 주위에 축적되며, 신경세포와 암 세포의 통신을 막는다. 이는 매우 집중적이고 정밀한 치료법이어서, 신경계의 건강하고 중요한 부위에 해를 끼칠 염려가 없다. 따라서 상당량의 마취제를 몸 안으로 주입할 수 있다.
연구팀에 따르면 암세포 배양 실험과 생쥐 치료에서, 이 새로운 기술은 종양의 발달 및 전이를 억제하는 것으로 밝혀졌다. 이번 발견은 유방암 치료에 큰 도움이 될 수 있을 것으로 연구팀은 기대하고 있다. 매년 세계적으로 약 68만 5000명의 여성이 유방암으로 숨진다.
이 연구 결과(Targeting neurons in the tumor microenvironment with bupivacaine nanoparticles reduces breast cancer progression and metastases)는 미국과학진흥회(AAAS)가 발행하는 학술지 ≪사이언스 어드밴시스(Science Advances)≫에 실렸고 미국 건강의학 매체 ‘메디컬 익스프레스(MedicalXpress)’가 소개했다.