체내 면역세포의 일종인 대식세포를 기반으로 한 암 치료용 마이크로의료로봇이 전남대학교 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다.

전남대학교 박석호(공과대학 기계공학부) 교수 연구팀은 항암제를 탑재한 대식세포의 구동제어가 가능해 고형암을 추적·치료할 수 있는 지름 20μm(100만분의 1m)의 의료용 마이크로 로봇을 개발했다고 27일 밝혔다.

* 고형암 : 고형장기에 발생하는 암. 대장암, 유방암, 위암, 간암, 췌장암 등이 있다.
* 대식세포(Macrophage) : 면역세포의 일종으로 동물 체 내 모든 조직에 분포하여 면역을 담당하는 세포. 세포 내 침입한 세균 등을 잡아 소화한다. 직경은 대략 20μm.

그 동안의 고형암 치료는 종양조직에 보다 오래 잔류하는 특성을 지닌 나노파티클(이하 NPs)을 사용한 약물 전달체를 혈관에 침투시켜 종양조직을 사멸시키는 방법을 사용했다. 그러나 혈관만을 따라 약물 전달이 가능한 NPs로는 능동적이고 효율적인 전달이 안돼 성장 속도가 빠른 암세포를 따라잡지 못하고, 이로 인해 종양 중심부에 도달하기 어려운 한계가 있었다.

* 나노파티클(NPs) : 항암제 전달을 위해 생체 적합한 폴리머 등으로 항암제를 코팅한 나노 구조체.

이에 비해 면역세포를 이용한 항암 치료는 현재 사용되는 항암 요법 중 가장 안전한 방법으로 알려져 있다. 질병 발생 이전에 분리, 저장된 건강한 면역세포를 암 발생 시 투여하거나 암 특이 항원으로 이용하기 때문이다. 하지만, 이 역시 면역세포의 활성화에 의존하는 수동적 방법으로 치료과정에서 시간 및 비용이 너무 많이 발생하고, 항원도 너무 많아 표적을 선택하는 데 어려움이 있었다.

이에 박석호 교수팀은 동물 유래의 대식세포를 기반으로 한 마이크로로봇을 개발, NPs를 이용한 약물전달 체계 및 기존 면역세포 치료방식의 한계를 극복했다.

박 교수팀이 개발한 마이크로로봇은 산화철(Fe3O4)을 탑재해 외부 자기장에 의해 능동적으로 종양 주변부까지 도달이 가능하고, 자체 암 지향성을 지닌 대식세포를 기반으로 했기 때문에 종양 중심부를 표적할 수 있다. 따라서, 항암제를 탑재한 대식세포 기반 마이크로로봇은 항암제의 효율적 도달과 대식세포의 초기면역반응으로 인해 보다 효과적인 암 치료가 가능한 것으로 평가되고 있다.

박석호 교수는 “이번에 개발한 마이크로로봇은 NPs의 한계인 수동전달, 혈관 의존성을 극복했을 뿐 아니라, 많은 비용과 시간이 소요되는 기존 세포치료의 한계마저 뛰어넘음으로써 가장 안정적이고 효율적인 암 치료의 길을 제시했다는 데 의의가 있다.”고 말했다.

이번 연구는 미래창조과학부 미래유망융합기술 파이오니어사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구결과는 세계 3대 학술지 Nature의 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에 6월 27일자로 게재됐다.