수모세포종 치료에서 나노 입자를 이용하면 치료 효과가 강화된다

쥐를 대상으로 한 새로운 연구에 의하면, 암 치료제인 팔보시클립(상표명 : 이브란스)을 나노입자에 주입하면 뇌 암의 일종인 수막세포종과 싸우는 능력을 높일 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이 연구를 이끈 연구원들에 따르면 나노입자 코팅은 그 약이 종양에 더 잘 도달하고 체내에 더 오래 머물도록 돕는다고 한다.

수모세포종은 어린이와 청소년에게 영향을 미치는 희귀하고 공격적인 뇌 암이다. 대부분의 환자들은 수술과 방사선, 화학요법으로 치료되지만 그들은 전형적으로 쇠약해지는 부작용을 남긴다. 그리고 초기 치료 후 암이 재발하는 5명 중 1명에게는 매우 효과적인 치료 방법이 없다.

노스캐롤라이나대학교(UNC) 라인버거 종합암센터(UNC)의 티모시 거슨 박사는 "일반 수모세포종 요법이 대부분의 환자들에게 효과적이지만 장애를 유발하는 부작용과 너무 많은 치료실패를 초래하는 등 여전히 만족스럽지 못하다"고 말했다.

이 연구는 팔보시클립이 스스로 쥐의 수모세포종 종양을 수축시키지 않는다는 것을 보여주었고, 쥐는 빠르게 죽었다. 연구진이 나노입자에 장전된 팔보시클립으로 쥐를 치료했을 때, 쥐는 더 오래 살았지만 종양은 결국 다시 자라났다.

그러나 팔보시클립과 다른 약물인 사파니세르팁을 모두 함유한 나노입자로 치료한 쥐는 두 약물로 치료한 쥐보다 상당히 더 오래 살았다. 국립암연구소가 일부 지원을 한 이 연구의 결과는 1월 26일 ‘사이언스 어드밴스’지에 발표되었다.

NCI 암 연구센터의 마르타 페나스-프라도 박사는 "수모세포종을 치료하는데 있어 어려운 점 중 하나는 약물 침투로 종양에 침투하는 것이다. 수모세포종 성인 환자들을 돌보는 페나스 프라도 박사는 이 연구에 참여하지 않았다.

실험용 쥐 대상 연구의 이러한 유망한 결과를 고려할 때, "우리는 임상 실험에 이 접근법을 도입하는 방법을 브레인스토밍(무엇에 대해 여러 사람들이 동시에 자유롭게 자기 생각을 제시하는 방법)하고 있다"고 이 연구의 다른 수석 연구원 마리나 소콜스키 파프코프는 말했다.

팔보시클립의 단점

팔보시클립은 일부 종양에서 비정상적으로 작용하여 통제 불능 상태로 만드는 한 쌍의 단백질(CDK4와 CDK6)을 차단하는 표적 치료법이다. 현재 유방암 치료제로 사용되고 있으며 수모세포종 등 CDK4, CDK6 활성이 비정상인 다른 암에 대한 치료제로 연구 중이다.

그들의 연구를 위해 연구원들은 태어난 지 며칠 후에 수모세포종 종양이 발병하도록 유전적으로 조작된 쥐를 사용했다. 어떤 치료를 하지 않아도 이 쥐들은 종양이 발병한 지 며칠 후까지 생존하였다.

연구원들은 팔보시클립으로 쥐들을 치료하는 것이 쥐들이 더 이상 사는 데 도움이 되지 않는다는 것을 발견했다. 소콜스키 파프코프 박사는 "그 이유는 약이 뇌로 쉽게 들어가지 않기 때문"이라고 설명했다.

그런 경우에 그녀는 "전통적인 접근법은 '뇌에 조금 더 많이 들어가기 위해 더 많은 양을 시도하자'는 것"이라고 말했다. 하지만 뇌로 들어가지 않는 모든 것들은 결국 몸 어딘가에 독성을 만들어내고 있다.

대신 그 팀은 팔보시클립이 뇌의 종양에 도달하고 나머지 신체에 덜 독성을 갖도록 돕는 나노입자를 설계했다. 나노입자를 만들기 위해, 그들은 약물을 중앙에 자리 잡게 하는 작은 비누방울 모양으로 조립하는 유연한 중합체(다량체)를 사용했다. 일단 몸 안으로 들어가면, 나노 입자들은 캡슐에 쌓인 약물을 서서히 방출한다.

"우리의 중합체(다량체)는 많은 양의 약을 안에 담을 수 있다는 점에서 독특하다"라고 나노 기술 기반의 약물 전달 시스템에 초점을 맞춘 연구를 하는 소콜스키 박사는 말했다. "또한 그것은 한 개의 미셀(혹은 미포라 하고, 작은 분자의 응집에 의해서 형성된 교질입자)에 여러 개의 약을 담을 수 있는 능력을 가지고 있다"

나노입자는 팔보시클립이 뇌종양에 도달하도록 돕는다. 쥐의 종양에서 팔보시클립 나노입자의 최고 농도는 일반 팔보시클립보다 75% 높았다는 연구팀의 나노입자가 정곡을 찌르는 것 같았다. 나노입자 형태도 혈류에 더 오래 머물렀다.

일반 팔보시클립과 비교했을 때, 동일한 양의 팔보시클립 나노입자는 생쥐에게 덜 독성이 있었다. 쥐가 견딜 수 있었던 팔보시클립 나노입자의 최고 복용량은 일반 팔보시클립의 5배였다고 과학자들은 밝혔다.

이는 나노입자 코팅이 팔보시클립이 복부 장기를 손상시키는 것을 막기 때문일 것이다. 거슨 박사는 "이 약은 나노입자 안에 있고 우리가 원하지 않는 신체의 일부와 상호작용하지 않는다"고 설명했다.

팔보시클립 나노입자 또한 암에 효과가 있었다. 나노입자는 수모세포종 종양의 성장을 늦췄고, 나노입자로 치료한 쥐는 일반 팔보시클립(중간생존일 22일 대 17일)으로 치료한 쥐보다 수명이 길었다.

병용 치료는 약물의 내성을 회피한다

팔보시클립 나노입자가 쥐의 수모세포종 종양을 수축시켰지만 효과는 오래가지 못했고, 며칠이 지나자 종양이 다시 자라기 시작했다.

과학자들은 이 현상을 약물 내성이라고 부른다. 즉 한때 암세포를 죽였던 약물이 있음에도 불구하고 암세포가 쉽게 자랄 때 이를 내성이라 부른다.

페나스-프라도 박사는 "약물에 대한 내성이 종양 치료에 매우 자주 발생하는 도전"이라고 말했다. "만약 여러분이 하나의 특정한 경로만을 표적으로 삼는다면, 종양은 계속해서 자라기 위해 다른 경로를 사용함으로써 그것을 보완할 수 있는 방법을 가지고 있다."

연구팀은 개별 암세포를 살펴봄으로써 팔보시클립 나노입자에 내성을 가진 세포가 mTOR라는 단백질의 활성이 감소했다는 사실을 밝혀냈다. 과학자들은 낮은 mTOR 활성은 암세포가 팔보키클립 치료에 저항하도록 도울 수 있지만, mTOR 활성이 완전히 소멸되면 암세포는 생존할 수 없다고 판단했다.

그래서 그 팀은 mTOR를 차단하는 조사 약물인 사파니세르팁과 팔보시클립에 나노 입자를 모두 주입하여 이 단백질의 활성을 더 감소시키면 종양이 더 오래 수축되는지 알아봤다.

두 개의 약물의 나노 입자로 치료를 한 쥐들은 두 개의 약물 중 하나만이 포함된 나노 입자로 치료된 쥐들보다 상당히 더 오래 살았다. 팔보시클립 나노입자나 사파니세르팁 나노입자로 치료받은 쥐는 모두 30일 이내에 폐사했지만, 두 가지 약물 나노입자로 치료받은 쥐의 70%가 35일 이상 살았다.

소콜스키 팝코프 박사는 이 쥐들은 매우 공격적인 형태의 수모세포종을 가지고 있기 때문에 "쥐들이 훨씬 더 오래 사는 곳에서 이와 같은 반응을 보는 것은 놀라운 결과"라고 말했다.

임상실험을 기대하며

그 결과는 가망성이 있지만, 이 접근법은 지금까지 쥐에게만 시험되어 왔다고 페나스 프라도 박사는 경고했다. 그녀는 "나노입자의 독성 프로파일과 안전성, 효능이 사람에게서 유사하거나 더 나은지 더 나쁜지는 아직 증명되지 않았다"고 말했다.

사람들에 대한 연구로 전환하기 전에 연구팀은 나노 입자의 안전에 대한 더 많은 실험실 연구를 할 필요가 있다고 소콜스키 팝코프 박사는 설명했다. 그는 나노입자의 중합체는 아직 인간에게 사용하도록 승인되지 않았기 때문에 아직 임상 연구를 진행할 수 없다고 말했다.

그러나 앞을 내다본 거슨 박사는 "좋은 치료 방법이 없기 때문에 특히 수모세포종이 재발한 사람들을 위해 임상 시험에서 팔보시클립 나노입자를 실험하기를 희망한다"고 말했다.

페나스 프라도 박사는 이에 동의하며, 결국 "환자들이 받아야 할 방사선량을 줄이기 위한 의도로 초기 치료의 보조제로도 시험될 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 그는 방사선이 발병한 인체에 미치는 피해를 줄일 수 있을 것이라고 말했다.

거슨 박사는 그 이상으로도 나노입자 접근법은 다른 종류의 뇌 암 치료법을 개선할 가능성이 있다고 지적했다. 연구진은 교모세포종의 쥐 모델 시험에서의 접근 방식을 연구할 계획이라고 그는 덧붙였다.