연구자들은 초음파 기반 암 치료를 더 효과적이고 안전하게 만들 수 있는 새로운 종류의 나노입자를 만들어냈으며, 종양의 재발을 예방하는 데도 도움이 된다. Nano Letters 저널에 게재된 이 연구에서는 고강도 초점 초음파가 건강한 조직에 덜 해로울 방법을 탐구한다.

오리건 건강과학대학은 오리건 주에서 최초로 로봇 보조 고강도 초점 초음파 장비를 이용해 전립선암 치료를 제공한 병원이다. OHSU Knight Cancer Institute의 암 조기 발견 고급 연구 센터(CEDAR)의 연구원들은 기계적 종양 소거라고 알려진 집중 초음파 분야를 개선하고자 노력했다. 이 기술은 수술 없이 에너지를 이용해 고형 종양을 파괴한다. 그러나 초점 초음파를 사용하여 고형 종양을 치료하는 데는 두 가지 주요 과제가 있다. 일반적으로 많은 에너지가 필요하여 열을 발생시키고 건강한 조직을 손상할 수 있으며, 종양이 분해되더라도 일부 암세포가 살아남아 암이 재발할 수 있다.

"이 연구에서 우리는 암을 더 효과적으로 치료하는 데 도움이 되는 종이 한 장의 너비보다 약 천 배 작은 입자를 개발했습니다. 이 나노입자는 표면에 작은 기포를 갖도록 설계되었습니다. 집속 초음파를 조사하면 기포가 터지면서 종양을 더욱 정확하게 파괴하는 데 도움이 되는 에너지가 방출됩니다. 입자는 또한 펩타이드라고 불리는 특수 분자로 코팅되어 있어 종양에 달라붙어 암세포로 더 쉽게 침투할 수 있습니다."라고 이 연구의 공동 주저자인 마이클 헨더슨 학사가 말했다.

과학자들은 치료법을 더욱 강력하게 만들기 위해 나노입자 표면의 펩타이드에 강력한 항암제를 부착했다. CEDAR의 박사후 연구원이자 이 연구의 또 다른 공동 주저자인 리샹 박사는 이 방법을 ‘원투 펀치’라고 설명한다. 그녀는 "초음파는 물리적으로 종양을 파괴하고, 약물은 종양 재발의 원인이 될 수 있는 남아 있는 암세포를 제거하는 데 도움이 됩니다."라고 말했다.

인간 흑색종의 전임상 모델에서 이러한 조합은 각 치료법을 단독으로 사용할 때보다 종양을 더 깊이 파괴하고 약물을 더 효과적으로 전달하는 것으로 나타났다. 헨더슨은 "우리의 나노입자는 초음파 치료에 필요한 에너지를 최대 100배까지 줄여줍니다. 이 기술을 사용하면 주변 조직을 과열시키지 않고 짧은 초음파 펄스를 사용해 기계적으로 종양을 파괴할 수 있습니다."라고 말했다.

인간 흑색종 종양이 있는 쥐를 대상으로 실험한 결과, 초음파와 약물이 담긴 나노입자를 병용한 치료법은 각 치료법을 단독으로 시행한 경우보다 훨씬 더 나은 결과를 보였다. 어떤 경우에는 종양이 완전히 사라지고 주요 부작용 없이 60일 이상 전반적인 생존율이 향상되었다. 이 새로운 플랫폼은 결국 감염이나 심혈관 질환을 포함한 다른 치료에도 사용될 수 있으며, 기계적 치료와 약물 치료를 병행하는 것이 도움이 될 수 있다.

"2018년에 나노입자를 이용한 종양 소거에 대한 연구로 시작된 것이 간단한 혼합으로 가능한 다기능 플랫폼으로 진화했습니다. 이제 이를 면역치료에 적용하게 되어 기쁩니다. 초점 초음파와 스마트 약물 전달을 결합함으로써 우리는 암과 더 효과적으로 싸우고 암의 재발 가능성을 줄이는 유망한 새로운 방법을 보고 있습니다."라고 OHSU 의과대학과 OHSU Knight 암 연구소의 종양학 조교수이자 이 연구의 수석 저자인 아뎀 일디림 박사가 말했다.

헨더슨은 앞으로 초음파와 면역요법을 결합한 치료법이 각 치료법의 효과를 뛰어넘는 효과를 가져올 것으로 기대하고 있다.

참조:
Li Xiang, Michael I. Henderson, Samuel Drennan, Sinan Sabuncu, Jared M. Fischer, Adem Yildirim. Peptide Amphiphile–Nanoparticle Assemblies for Mechano-Chemo Combination Therapy. Nano Letters, 2025; 25 (19): 7875 DOI: 10.1021/acs.nanolett.5c01112