케이메디허브 첨단의료기기개발지원센터와 연세대학교 세브란스병원이 ‘초음파를 활용한 뇌종양 개선기술 연구’ 논문을 발표했다.

첨단의료기기개발지원센터 첨단치료기기팀 신재우 선임연구원과 연세대학교 세브란스병원 신경외과 장원석, 강석구 교수 연구팀은 집중초음파(Focused ultrasound, FUS)를 활용해 기존 항암치료제인 ‘테모졸로마이드(Temozolomide, TMZ)’의 뇌종양 전달률을 효과적으로 높이고, 실험모델의 생존율을 현저히 개선할 수 있음을 밝혔다.

연구진은 실제 뇌종양 환자에서 유래한 종양세포를 통해 제작한 뇌종양 모델(환자유래 이종이식 모델, Patient-derived Xenograft, PDX)을 연구에 활용했다.

뇌종양 가운데 가장 악성으로 알려진‘교모세포종(Glioblastoma)’을 활용했으며, 이는 치료가 매우 어려우며 수술과 항암치료에도 재발 확률이 높다.

연구진은 집중 초음파로 종양 주변 정상 뇌 조직의 혈뇌장벽을 일시적으로 개방, 항암제 TMZ를 즉시 투여해 뇌종양 내 약물 전달 효율을 비교했다.

그 결과, 초음파를 적용했을 때 TMZ의 종양 내 전달률이 약 5배나 증가했다.

이를 통해 뇌종양의 성장 속도는 현저히 저하했으며, 실험 모델의 생존기간은 뚜렷하게 연장되는 것을 확인했다.

이번 연구는 종양의 혈관이 본격적으로 형성되기 전, 초기 단계에 집중 초음파를 적용한 것이 특징이다.

종양의 혈관화 이전에 초음파를 이용해 뇌혈관장벽을 개방할 때 항암제의 침투 효과가 훨씬 크기 때문이다.

연구팀은 이번 결과를 통해 초음파로 뇌혈관장벽을 반복적으로 개방하는 치료법이 임상적으로 안전할 수 있으며, 표준 치료법과 병행 가능한 새로운 치료법임을 강조했다.

최근 미국 등에서 초기 뇌종양 환자를 대상으로 초음파와 TMZ 병합치료에 대한 임상시험이 활발히 진행 중이라는 점에서 연구는 더욱 유의미하다.

연구진은 연구결과를 국제학술지 ‘Fluids and Barriers of the CNS(IF=6.2)’에 ‘Focused ultrasound-mediated temozolomide delivery into intact blood–brain barrier tissue improves survival in patient-derived xenograft model of glioblastoma’라는 제목으로 발표했다.

박구선 케이메디허브 이사장은 “이번 연구는 현재 치료가 어려운 뇌종양에 집중 초음파를 활용해 약물전달 효율을 높일 수 있음을 보여준 의미 있는 결과”며, “연구 결과를 기반으로 난치성 뇌신경질환 치료기술 및 초음파 치료기기의 참단의료기술 개발과 제품화가 가속되길 기대한다”고 말했다.

한편, 첨단의료기기개발지원센터 첨단치료기기팀은 난치성 뇌질환 치료를 위해 집속초음파를 활용 뇌종양, 치매 등 퇴행성 뇌질환 치료를 위한 연구개발에 박차를 가하고 있다.

이와 함께 과학기술정보통신부 세종과학펠로우십 사업을 통해 집속초음파 기반 내인성 줄기세포 조절을 통한 치매 치료기술 개발(연구책임자 : 신재우 선임연구원)을 진행하고 있다.

첨단의료기기개발지원센터는 연구를 기반으로 산·학·연·병 협력을 통한 난치성 뇌질환 치료기술 및 초음파 기반 치료장비 개발 지원에 앞장설 계획이다.