울산과학기술원(UNIST) 연구진이 '나노젤'(Nanogel)을 활용, 빛을 쪼여 암세포를 공격하는 광역동 치료를 안전하게 쓸 방법을 제시했다.

UNIST에 따르면 화학과 권태혁 교수 연구팀은 정상세포 환경에서는 안정적으로 항암제를 보관하고, 빛이 쪼여진 암세포 환경에서만 항암제를 방출하는 '나노젤 광감각제 시스템'을 개발했다.

광역동 치료는 빛에 반응해 활성산소(독성)를 만드는 광감각제로 암세포를 사멸하는 방법이다.

광감각제가 활성산소를 더 많이 만들게 하려고 중금속을 연결하는 방법이 많이 쓰이는데, 이 경우 체내 부작용이 발생한다.

중금속과 연결된 광감각제의 자체 독성이 혈액 순환 중 정상세포의 기능을 저해할 수 있는 것이다.

연구팀은 문제 해결을 위해 물에 잘 녹으면서도 생체에도 적합한 '고분자 기반 나노젤'로 광감각제를 감싸는 방법을 사용했다.

나노젤은 정상적인 환경에서는 광감각제를 보호해 체내 독성을 줄였고, 치료가 필요한 암세포에 빛을 쪼일 때는 활성화돼 독성을 높였다.

개발한 나노젤 물질은 소수성 방향족 고리와 친수성 고분자 구조로 이뤄지는데, 소수성 고리 개수가 많을수록 더 많은 광감각제를 안정적으로 담는다.

또 이 물질은 빛을 주지 않으면 정상세포와 암세포 환경에서 24시간 동안 모양과 크기를 유지했다.

모양을 잘 유지하던 나노젤은 암세포에서 빛을 받으면 작동을 시작한다.

빛을 받은 광감각제가 활성산소를 과량 생산하고, 이 영향으로 나노젤 속 티올기가 술폰산기로 바뀐다.

술폰산기는 음전하를 띠어 서로 밀어내다가 나노젤을 분해하는데, 이때 독성을 가진 광감각제가 방출돼 암세포를 공격하는 원리다.

권태혁 교수는 "광감각제를 담은 나노젤의 분해를 빛과 암세포 내 환경을 이용해 시공간적으로 제어했다"며 "암 환자의 치료 부작용을 줄이는 중요한 분자공학적 전략"이라고 말했다.

연구 결과는 화학 분야 학술지인 '앙게반테 케미'(Angewandte Chemie International Edition)에 12일 자로 온라인 출판됐다.

연구는 한국연구재단이 추진하는 '중견연구자지원사업'과 TPS, 국립암센터, UNIST 등의 지원을 받아 이뤄졌다.