강주현 한국원자력의학원 분자영상연구부 선임연구원

강주현·김광일 한국원자력의학원 분자영상연구부 선임연구원팀은 의료 영상기기인 양전자방출단층촬영(PET)을 이용해 암을 진단과 동시에 치료하는 ‘사람 구리수송체(hCTR1) 유전자시스템’을 세계 최초로 개발했다고 19일 밝혔다.  

PET는 방사성의약품을 체내에 주사한 뒤 나타나는 생화학적 변화를 영상화하는 장비로 5㎜ 미만의 작은 종양도 찾아낼 수 있어 암 조기진단에 널리 사용돼왔다. 지난해 기준 국내 연간 촬영건수는 35만9983건에 달한다.
정상세포보다 성장속도가 빨라 대사작용이 활발히 일어나는 암세포의 특성을 이용, 암세포 주변에 방사성의약품이 집중적으로 모이도록 해 암의 위치와 크기 등을 진단한다.

강 박사팀이 개발한 유전자시스템은 방사성동위원소인 구리-64를 이용하는 게 특징이다. PET 촬영을 통해 암을 진단과 동시에 치료하는 융합진료의 가능성을 열었다는 평가를 받고 있다.
 
암 조직에 사람 구리수송체 유전자를 과발현시킨 뒤 구리-64를 정맥주사하고 PET를 찍으면 암세포에 이 물질이 모여 암의 크기와 위치가 영상화돼 나타난다. 이와 동시에 구리-64에서 배출되는 방사선으로 암세포가 파괴된다.

구리-64(Cu-64)는 12.7시간의 반감기를 갖는 PET용 금속성 방사성 동위원소다. 지금까지 사용됐던 불소-18이나 탄소-11보다 반감기가 7배 이상 길어 핵의학 및 분자영상 연구에 유용하다. 국내에서 활발히 개발 중인 바이오의약품의 체내 동태를 장시간 추적하는 영상연구도 가능케 해 신약개발에 도움될 것으로 기대된다.

구리수송체는 세포 안으로의 구리이온 흡수를 담당하는 단백질이다. 세포 바깥으로 구리를 배출하는 ‘ATP7A’ 또는 ‘ATP7B’ 단백질과 균형을 이루고 있다. 생명체에 필수 미량원소인 구리는 과하거나 모자랄 경우 치명적일 수 있어 세포에서의 섭취·배출·분포가 엄격하게 조절된다.

강주현 박사는 “구리-64는 암세포를 살상할 수 있는 능력을 보유해 영상진단과 치료를 동시에 수행하는 컨버전스 (convergence, 융합)기능을 기대할 수 있다”고 설명했다.

강 박사팀은 이번 성과를 바탕으로 2015년부터 난치성 암의 진단·치료가 동시에 가능한 컨버전스 방사성의약품의 개발 및 실용화 관련 연구를 본격 추진할 예정이다.

미래창조과학부 방사선기술개발사업의 하나인 이번 연구는 의학원이 보유 중인 사이클로트론(의료용 입자 가속기)을 활용해 구리-64를 포함한 방사성동위원소를 생산 및 정제하는 기술력을 바탕으로 이뤄졌다. 연구결과는 이 분야 최고 권위지인 미국 ‘핵의학회저널(Journal of Nuclear Medicine)’ 지난 4일자에 게재됐다.

의학원은 국내 최초로 의료용 방사성동위원소인 요오드-124(I-124)와 구리-64(Cu-64)를 대량 생산할 수 있는 기술을 확보하고 생산 허가를 취득했다. 또 전국적인 공급시스템을 구축해 서울대·성균관대·경북대 등 10여개 기관에 방사성동위원소를 지원함으로써 국내 방사성의약품 연구의 경쟁력을 강화하는 데 기여하고 있다.