▲ 단백질-금 복합 나노신소재의 작용 모식도  © 미래창조과학부

단백질로 된 나노입자의 표면 위에 정상세포가 아닌 암세포에만 결합하는 펩타이드*와 금이 결합되어 함께 존재하는 나노신소재가 개발됐다. 암치료 목적으로 이용되는 광열치료**의 효율성과 안전성을 보다 높일 수 있는 실마리가 될 것으로 기대된다.
 
* 펩타이드 : 아미노산 50개 이하로 구성된 화합물. 아미노산은 단백질의 구성요소이다.
** 광열치료 : 금 나노입자가 근적외선 레이저를 흡수하여 발생하는 열을 이용하여 암 세포를 괴사시키는 암 치료법
 
고려대 이지원 교수와 한국과학기술연구원 김광명 박사가 주도한 이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 중견연구자지원사업(도약)과 선도연구센터지원사업의 지원으로 수행되었고, 첨단재료 분야 국제학술지 어드밴스드 머티리얼스지(Advanced Materials) 7월 8일자에 게재됐다.
 
암 부위에 금 나노입자를 전달한 후 레이저를 쬐는 광열치료법의 효과를 높이기 위해 체내 투과율이 높은 근적외선 레이저를 잘 흡수하고 광열효과가 뛰어난 직경 20nm 이상의 금 나노입자를 활용한 연구가 활발하다.
 
하지만 이 정도 크기의 금 나노입자는 체외 배출이 원활하지 않아 잠재적인 위험성이 있다고 보고되고 있으며, 암 부위로의 정확한 전달이 어려워 의료현장에서 적극적으로 활용되지 못하고 있다.
 
연구팀은 단백질 나노입자 표면에 암세포에 달라붙는 펩타이드와 직경 3nm 이하 초미세 금 나노닷이 동시에 결합되어 존재하는 단백질-금 복합 나노신소재를 개발했다.
 
만들어진 나노신소재는 정상세포가 아닌 암세포에만 결합하고 자발적인 단백질 변성을 통해 해체되어 몸 밖으로 쉽게 배출될 수 있어 보다 효율적이고 안전한 광열치료에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
 
이 나노신소재를 생쥐의 정맥에 주사한 결과 통상의 금 나노입자에 비해 암 발병부위로의 전달이 훨씬 효과적으로 이뤄졌다.
 
실제 인간 유방암 세포로 종양을 유도한 생쥐에 개발된 나노신소재를 이용, 근적외선 광열치료한 결과 암세포가 괴사되는 것을 확인하였다. 또한 3주간 생쥐의 장기와 조직을 살펴본 결과 금 나노닷이 잔존하지 않음을 확인하였다.
 
이는 정상세포가 아닌 암세포에만 결합할 수 있도록 인도하는 표적 펩타이드와 체외로 배출되기 쉬운 초미세 금 나노닷을 단백질 나노입자 표면에 동시에 도입한 데 따른 것이다.
 
이 교수는 “개발된 단백질-금 복합 나노신소재로 암 발병 부위로 선택적 전달 효능을 향상시켜 광열치료 효과를 극대화하는 한편 기존 금 나노입자의 체내축적으로 인한 장기/조직 문제를 해결할 수 있는 실마리가 될 것” 이라고 밝혔다.