신경내분비암· 전립선암 치료에 사용되는 '루테튬-177' 국내 개발 성공

희귀질환인 신경내분비암과 전립선암 치료 등에 사용되지만 전량 수입에 의존하던 '루테튬-177(Lu-177)'이 순수 국내기술로 개발됐다. 

‘루테튬-177(Lu-177)’은 진단과 동시에 치료가 가능한 테라노스틱스(theranostics) 방사성 동위원소로 '꿈의 치료제'라 불리기도 한다. 

루테튬은 존재량이 매우 작은 희토류 원소이지만 천연 존재비(자연에 존재하는 동위 원소체의 비율)는 금, 은, 백금보다 많다. 그럼에도 불구하고 분리가 어려워 귀금속보다 값이 훨씬 비싸다. 따라서 대량으로 사용되진 않지만 여러 분야에서 조금씩 활용되고 있다.

가장 대표적으로는 원유를 정유하는 데 쓰이는 화학 촉매로 쓰이며 암 치료에 쓰이는 양전자 단층 촬영(PET) 섬광체로 쓰인다. 양전자 단층 촬영 기술은 양간의 방사능을 내는 원소를 몸에 넣고 몸 속 방사능 지도를 영상화해 암세포 위치를 찾아내는 분석법이고, 섬광체는 방사능을 만나 빛을 내는 물질이다. 루테튬을 이용하면 암세포를 죽일 수도 있다.

한국원자력연구원은 10일  고순도 루테튬-177 생산에 필요한 전 공정 자립화에 성공, 순수 국내 기술로 생산·공급할 수 있게 됐다고 밝혔다.

의료용 방사성동위원소 생산은 2가지 과정이 필요하다. 중성자를 쪼여 방사성동위원소를 만드는 '조사 과정'과 필요한 동위원소만 선별, 추출하는 '분리·정제 과정'으로 나뉜다.

지난 2020년 연구원은 고순도 루테튬-177을 국내 최초로 생산해 시험 공급했으나 당시에는 해외에서 중성자 조사를 거치고 후속 절차만을 국내에서 수행한 바 있다.

하지만 이번에 연구원은 국내 유일 연구용 원자로 '하나로'를 이용해 중성자 조사 과정까지 국산화에 성공했다.

그동안 연구원은 2020년 분리 장비와 자동화 프로그램을 독자 개발한 후 지속적으로 성능 개선을 통해 루테튬-177을 분리하는 용매를 변경하고 이를 담는 분리컬럼(column) 길이를 최적화해 기존 대비 분리시간을 약 40% 단축시켰다.

또 연구원은 지난달 하나로 가동 기간에 70㎎의 표적을 토대로 920mCi(밀리퀴리·약 3000만원)의 루테튬-177을 생산하고 이 중 일부를 분리· 정제해 서울대학교병원, 경북대학교병원에 시험 공급했다.

이러한 모든 과정은 중성자 조사부터 분리·정제, 공급지 운송을 모두 합쳐 10일 이내로 진행됐다. 해외 운송에만 2주 가량 소요되던 이전과 비교해 비용·시간 측면에서 획기적인 단축이다.

방사성동위원소는 시간이 지나면 자연스레 양이 줄어든다. 국내 연구로를 이용하면 운송시간이 짧아 반감기에 따른 품질 저하를 줄일 수 있는 강점도 있다.

공급받은 두 병원은 루테튬-177이 항체처럼 특정 질병을 표적하는 물질과 결합하는 표지효율이 99% 이상임을 확인했으며, 이는 자체 개발한 방사성동위원소의 뛰어난 순도가 증명됐다.

연구원은 내년까지 대용량 분리·정제 장비를 개발, 한번에 1~2Ci(퀴리·1Ci=1000mCi) 규모의 루테튬-177 생산하는 것을 목표로 하고 있다. 이는 국내 연구용 수요를 충족시킬 수 있는 규모다.

이번 연구는 동위원소연구부 최강혁 박사를 중심으로 과학기술정보통신부의 ‘방사성동위원소 산업육성 및 고도화 기술지원사업’으로 진행 중이다.

원자력연구원 박원석 원장은 "하나로가 본격 가동됨에 따라 우리나라도 루테튬-177 대규모 상업생산이 현실화됐다"면서 "연구원이 의료용·산업용 방사성동위원소를 중심 공급지로, 앞으로도 국민의료복지에 기여하겠다"고 밝혔다.