대표적인 의료 영상기기인 PET(양전자방출단층촬영)를 이용, 암을 진단하는 동시에 치료할 수 있는 유전자 시스템이 세계 최초로 개발됐다.

한국원자력의학원 강주현, 김광일 박사팀은 미래창조과학부 방사선기술개발사업의 일환으로 이번 연구를 수행, 해당 분야 최고 권위지인 미국 핵의학회저널(Journal of Nuclear Medicine)에 최근 게재됐다.

5mm미만의 작은 종양도 찾아낼 수 있어 암 조기진단에 널리 사용되어 온 PET는 방사성의약품을 주사한 후, 몸속에서 일어나는 생화학적 변화를 영상화한다.

정상세포보다 빨리 자라기 때문에 대사 작용이 활발히 일어나는 암세포의 특성을 이용, 암 세포 주변에 방사성의약품이 집중적으로 모이도록 해 암의 위치와 크기 등을 진단한다.

강주현 박사팀이 개발한 ‘사람 구리수송체(hCTR1) 유전자 시스템'은 PET 촬영으로 암을 진단하면서 동시에 암을 치료하는 융합진료 가능성을 확인한 것으로, 방사성동위원소 구리-64를 이용하는 것이 특징이다.

암 융합 진료는 먼저 ‘사람 구리수송체(hCTR1) 유전자’를 이용한 유전자 치료를 통해 암 조직에 구리수송체를 과 발현시킨 후 구리-64를 정맥 주사해 PET를 촬영하면, 암 세포에 구리-64가 모여 암의 크기와 위치가 영상화되는 동시에, 구리-64에서 배출되는 방사선으로 암 세포를 파괴하는 원리다.

방사성동위원소 구리-64는 PET 영상을 얻는데 이용되는 양전자를 약 17% 방출하고, 암 치료에 이용될 수 있는 베타선을 약 39% 방출하는 붕괴특성이 있어 이러한 점에 착안하여 연구가 시행됐으며, 구리수송체 유전자를 조직에 발현시켜 영상화에 성공한 것은 세계적으로 처음이다.

특히 구리-64는 PET 촬영용 방사성의약품에 널리 사용되어 온 불소-18과 탄소-11 등에 비해 7배 이상 긴 반감기를 가지고 있어, 핵의학 및 분자영상 연구에 매우 유용하게 이용될 전망이다.

강주현 박사는 “구리-64(Cu-64)가 암세포를 살상할 수 있는 능력도 보유하고 있어 영상진단과 치료를 동시에 수행할 수 있는 컨버전스 기능을 기대할 수 있다”고 전망했다.

한편 이번 연구는 한국원자력의학원이 보유하고 있는 사이클로트론을 활용해 구리-64를 비롯한 다양한 방사성동위원소를 생산, 정제하는 기술력을 바탕으로 수행됐다.

의학원은 국내 최초로 의료용 방사성동위원소 요오드-124(I-124) 및 구리-64(Cu-64)의 대량 국내 생산 기술을 확보하고 생산 허가를 취득했으며, 전국적인 공급 시스템 구축을 통하여 서울대, 성균관대, 경북대를 포함한 국내 10여개 기관에 방사성동위원소를 지원함으로써, 국내 방사성의약품 연구 분야의 경쟁력 강화에 기여하고 있다.

강주현 박사팀은 이 같은 성과를 바탕으로 2015년부터는 난치성 암의 진단과 치료가 동시에 가능한 컨버전스 방사성의약품의 개발 및 임상 적용 등 실용화 연구를 본격 추진할 예정이다.