고위험 동맥경화반 표적 광활성 치료 기술 개발

융합 연구팀(좌측부터 고려대 구로병원 심혈관센터 김진원 교수, 중앙대 시스템생명공학과 박경순 교수, 카이스트 기계공학과 유홍기 교수)

고려대 구로병원 심혈관센터 김진원 교수, 중앙대 시스템생명공학과 박경순 교수, 카이스트 기계공학과 유홍기 교수로 이뤄진 융합 연구팀이 고위험 동맥경화반을 검출하고 선택적으로 치료할 수 있는 표적 광활성 기술을 개발했다.

광치료는 특정 파장의 빛을 통해 세포내 축적된 광감각제를 활성화시킴으로써 세포내 분자 기전을 조절하는 기술이다. 본 연구에서는 대식세포의 특정 수용체를 표적하는 전달체에 광활성체 (Ce6) 를 탑재한 새로운 진단-치료 물질을 개발하여 표적 병변에 선택적으로 전달하고 맞춤형 치료용 레이저 시스템을 통해 빛 에너지를 효과적으로 조사하여 염증성 고위험 동맥경화반의 퇴축 및 안정화를 구현하였다 (그림1).

(그림1) 표적 광치료제 모식도와 맞춤형 특수 레이저 동조 시스템, 이를 통한 표적 광치료 전후의 동맥경화 병변의 크기 및 염증 감소 결과 

광활성체는 치료와 동시에 영상 획득이 가능하도록 설계함으로써 최적화된 소동물 광영상 시스템을 통해 치료 효과를 생체내에서 추적 영상 검증하였으며 (그림1), 치료 효과의 주 기전으로 광활성에 의한 자가소화 유도를 통해 사멸세포의 탐식 및 제거가 이루어짐을 밝혔다 (그림2).

(그림2) 상기 표적 광치료기법의 작용 기전에 대한 모식도. 고위험 동맥경화반 내 대식세포를 표적하여 광감각제 Ce6를 선택적으로 전달 및 레이저 조사를 통한 광활성 유도하여 치료 효과를 극대화하였다. 

본 연구의 책임 저자인 김진원 교수는 “이번 연구결과는 동맥경화 광치료의 기전을 설명함과 동시에 심혈관 분야에서 빛을 활용한 진단 및 치료 기술 개발의 새로운 길을 열 수 있을 것이다. 현재 본 연구진이 보유하고 있는 카테터 표적 정밀 영상 기술과 완전 결합하는 진단-치료 통합 전략 개발이 진행 중으로 이물질 잔존 위험이 있는 기존 스텐트 치료의 한계를 극복할 수 있을 것으로 기대된다" 고 연구의 의의를 밝혔다.

한편, 이번 연구 결과는 고려대 송준우 박사, 중앙대 안재원 박사과정생을 일저자로 국제 저명 학술지인 Journal of Nanobiotechnology (2020 JCR IF 10.435) 최신호에 게재되었으며 한국연구재단의 지원을 받아 수행되었다.

[논문명: Targeted theranostic photoactivation on atherosclerosis]

논문링크: https://jnanobiotechnology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12951-021-01084-z

(J Nanobiotechnology. 2021 Oct 24;19(1):338. doi: 10.1186/s12951-021-01084-z.)