생체 내에 주입해 체내에서의 이동경로를 장시간 모니터링 할 수 있는 생체용 나노입자와 이미징 기술이 개발됨에 따라 향후 암 진단 및 세포 치료제의 효능에 대한 실시간 모니터링이 가능할 전망이다.
한국기초과학지원연구원(이하 기초지원연) 바이오융합분석본부 생체영상연구팀 홍관수, 박혜선 박사팀은 한국화학연구원(이하 화학연) 의약바이오연구본부 나노라만융합연구센터 서영덕, 남상환 박사팀과의 공동 연구를 통해 생체적합성과 안정성이 높고 근적외선 이미징이 가능한 업컨버젼 나노입자(upconversion nanoparticle)를 개발하고 생체내에서 장시간 동안 나노입자의 이동경로를 추적할 수 있는 고감도의 생체 추적 영상 기술을 개발했다고 밝혔다.
이번 연구에서 기초지원(연) 홍관수 박사팀이 개발한 업컨버전 나노입자는 인체투과에 유리한 근적외선을 흡수(980nm대)·방출(800nm대)하며 지속적인 광원의 노출에도 광탈색(photobleaching)이 일어나지 않아 생체 내에서도 정량적인 분석이 가능하다.
특히 이 나노입자를 활용하면 암 전이 여부를 판단하는데 중요한 요소인 감시림프절(sentinel lymph node)을 광학 영상보다 정확하게 관찰할 수 있는데 기존 나노물질보다 4배 이상 높은 감도를 지녀 소량으로도 정밀한 관찰이 가능하다고 기초지원연은 강조했다.
연구팀은 실험동물쥐의 발바닥에 나노입자를 주입한 뒤 화학(연)이 자체 개발한 업컨버전 전용 근적외선 생체영상 장비를 활용하여 30일간 관찰한 결과 이 나노입자가 림프관을 통해 감시림프절로 이동하고 체외로 배출되는 전 과정을 확인할 수 있었다.
현재 암 진단 및 치료를 위해 활발한 연구가 이뤄지고 있는 나노입자는 생체 안정성 및 적합성에 대한 우려가 제기돼 왔지만 이번 연구를 통해 체외 배출을 정량적으로 확인할 수 있는 방법이 제시됨에 따라 관련 연구가 가속화 될 것으로 보인다.
서영덕 화학(연) 박사는 “기존에는 생체에 주입된 나노입자의 단기간 정지영상 이미지 촬영만 가능했지만 화학(연)이 개발한 장비를 활용해 오랜시간 실시간 이미지 촬영이 가능해졌다”고 밝혔다.
한편 기초지원(연) 생체영상연구팀 홍관수 박사는 이번 연구결과에 대해 “전이성 암의 진단이나 줄기세포 또는 면역세포를 이용한 세포치료과정의 모니터링에는 장시간 생체 추적영상이 요구되기 때문에 이번에 개발한 고감도의 업컨버젼 나노입자가 정량적인 생체 추적 영상 분석에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 전했다.
