형광조영제 흡입 통한 폐암 탐색 기법 개발

2020-07-21
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형광조영제 흡입 통한 폐암 탐색 기법 개발

형광조영제 소량 사용으로 부작용 최소화... 탐색 정확성 높여 폐암 최소 절제 기여 실마리


□ 간기능 에 쓰이는 형광물질을 정상 폐조직에서 폐암 부위를 구분하는검사나 혈관조영술 데 사용할 수 있는 실마리가 나왔다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 김현구 교수(고려대학교 구로병원)와 박지호 교수(KAIST 바이오및뇌공학과) 연구팀이 폐암 병변을 정확 하게 탐색해 수술 시 절제 범위를 최소화할 수 있는 형광조영제 흡입을 통한 폐암 탐색기법을 개발했다고 밝혔다.

형광조영제, 인도시아닌 그린을 정맥주입 할 경우 암 조직에 축적되는 경향이 보고되면서, 이를 토대로 한 폐암탐색 기법이 개발된 바 있지만

형광조영제를 과량 사용해야 하고 몸 전체에 분포되기에 전신적인 부작용 우려가 있을 수 있다. 또한 암 조직에 축적되기까지 하루 가량을 기다려야 하는 불편함도 있었다. 이에 연구팀은 인도시아닌 그린을 혈관을 통해 투여하는 대신 흡입하는 방식으로 보다 효율적으로 폐에 도달하도록 하는 한편,폐포 구조가 파괴된 폐암에는 인도시아닌 그린이 도달되지 않는 반면 정상폐포에만 인도시아닌 그린이 도달되는 것을 확인했다.

마치 야간 비행시 지상에서 볼 수 있는 도심과 임야의 경계처럼 형광을 띠는 정상부위와 달리 어두운 폐암 조직의 경계면을 뚜렷이 확인할 수 있는 셈이다.

실제 연구팀은 생쥐와 토끼에 흡입기를 통해 인도시아닌 그린을 흡입토록 한 결과, 정맥투여 시 보다 2배(정상 폐와 폐암에서의 형광 강도 차이) 더 정확하게 경계면을 확인할 수 있었다.

동물모델 뿐만 아니라 사람의 폐암 조직의 경계면을 형광 현미경 으로 관찰함으로써 흡입방식의 탐색 효율을 확인했다.

흡입방식으로 변경하면 폐에 대한 선택성을 높임으로써 인도시아닌 그린의 사용량을 20배가량 줄일 수 있는데다 다른 장기에의 영향을 최소화할 수 있다는 설명이다. 혈관을 타고 전신으로 이동하는 것이 아니라 상대적으로 폐에 집중하여 이동하기 때문이다.

또 흡입 후 10분 경과한 후부터 폐암병변을 확인(24시간 까지)할 수 있다는 것도 수술 편의성을 높일 수 있는 장점이 될 수 있다.

폐암 경계면을 보다 정밀하게 탐색할 수 있는 실마리가 될 수 있어 실제 폐암 절제수술 적용 시 정상조직 절제를 최소화함으로써 합병증을 줄이는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

다만 실제 임상적용을 위해서는 인도시아닌 그린을 흡입한 경우의 독성에 관한 후속연구가 필요한 만큼, 연구진은 관련된 추가 연구를 진행할 계획이다.

교육부와 한국연구재단이 추진하는 기본연구지원사업으로 수행된 이번 연구의 성과는 미국의사협회가 발행하는 외과분야 최상위 국제 학술지 JAMA Surgery에 6월 24일 게재되었다.


< 연구 이야기 >

□ 연구를 시작한 계기나 배경은? 

저희는 폐암 치료를 위한 흡입 항암제에 관한 연구를 하던 중 우연히 흡입된 형광조영제가 폐암 조직을 제외한 폐 정상조직에 분포하는 것을 관찰하였습니다. 이를 계기로 형광조영제의 불필요한 전신투여를 줄이며 폐 특이적인 투여도 가능한 폐암 영상화가 가능할 수 있지 않을까 하는 생각에서 연구를 시작하였습니다

□ 이번 성과, 무엇이 다른가? 

형광조영제를 흡입할 경우 기존 정맥주입 방식에 비해 형광조영제 용량을 20배 가까이 줄일 수 있었으며 폐암 탐색효율은 오히려 2배 정도 높일 수 있었습니다. 비록 본 연구는 ‘negative image'를 이용하여 폐암 경계면을 탐색하는 것이 주된 목표였으나, 그 과정에서 조영제의 전신분포로 인한 부작용을 완화하는 한편 폐 경계면 탐색효율을 높일 수 있는 실마리도 얻었다. 나아가 중형동물 폐암모델과 폐암환자 조직을 이용하여 연구를 진행함으로 임상적용 가능성을 충분히 입증하였다.

□ 실용화된다면 어떻게 활용될 수 있나? 실용화를 위한 과제는?

소량의 형광조영제 흡입을 통하여 폐암을 탐색하는 방법은 폐암 최소절제 수술에 적용할 수 있는 연구로 독성평가 후 식약처 허가를 통해 국내 실용화도 가능하며, 미국과 같이 의료행위에 지식재산권을 인정하는 나라에서 실용화가 가능할 것으로 기대합니다. 현재 많은 형광조영제들이 주로 정맥주입 방식으로 투여하고 있지만 본 연구에서처럼 장기별 선택적으로 투여하는 방법을 물색할 경우 형광조영제의 전신 부작용을 줄일 수 있다고 생각됩니다.

□ 꼭 이루고 싶은 목표나 후속 연구계획은? 

본 연구에 사용된 형광조영제 ICG는 다년간 정맥주입 용액으로 간기능 검사와 안저질환 검사에 사용된 인체에서의 안전성이 증명되었습니다. 하지만 흡입방식에서의 독성에 관한 추후 연구가 진행되어야만 임상에 사용할 수 있습니다. 이에 대한 후속 연구를 진행하고자 합니다.


 

       김현구 교수(교신저자)                     박지호 교수(교신저자)                     전옥화 박사(제1저자)


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