[초대석]나노기술로 암세포 포착기술 개발 서진석-천진우 교수

연세대 의대 영상의학과 서진석 교수(왼쪽)와 화학과 천진우 교수. 미세한 암 세포도 조기에 발견할 수 있는 나노기술 개발에 매진하고 있는 이들은 피 한 방울 흘리지 않고 암 세포를 제거할 나노로봇 시대를 여는 프런티어가 되고 싶다고 새해 희망을 말했다. 전영한 기자

‘수만 개의 ‘나노로봇’이 암 환자의 혈관 속으로 주입됐다. 머리카락 굵기의 10만분의 1에 해당하는 극소형 로봇이다. 로봇은 온몸을 힘차게 흐르는 혈관을 타고 몸 곳곳을 돌면서 암세포를 추적한다. 마침내 세포를 발견한 로봇은 그 자리에서 피 한 방울 흘리지 않고 암세포를 파괴한다.’

이런 꿈같은 일이 현실에서 가능해질 날이 머지않았다. 연세대 의대 영상의학과 서진석(52) 교수와 같은 대학 화학과 천진우(45) 교수는 이런 기술을 연구하는 데 매달리고 있다.

이들은 지난해 말 나노기술을 이용해 암세포 포착 기술 개발에 성공해 의학계와 과학계를 놀라게 했다. 눈에 보이지 않는 10nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m) 나노 입자를 유방암과 난소암이 있는 실험용 쥐에게 주입한 뒤 2mm로 자란 초기 암세포를 자기공명영상(MRI)으로 선명하게 촬영한 것이다.

8일 연세대 의대의 서 교수 연구실에서 두 사람을 만나 나노기술을 활용한 암 치료의 미래에 대해 들어봤다. 연말연시도 잊은 채 연구에 몰두하고 있는 두 사람은 피곤해 보였지만 새로운 세계를 개척한다는 자부심과 의욕이 넘쳤다.

“요즘은 암에 걸렸다고 모두 죽는 세상이 아닙니다. 암 세포를 언제 발견하느냐가 중요하지요. 조기에 발견하면 어떤 암이든 평균 90% 이상 살 수 있습니다. 그런데 현대의학 수준으로는 조기 발견에 한계가 있어요. 암세포가 어디에 숨어 있는지를 빨리 찾아내게 하는 연구가 최근 암 치료와 예방의 최첨단 분야입니다.”(서 교수)

두 사람의 전공 분야는 다르다. 천 교수는 의학 쪽과 거의 상관이 없는 화학 전공. 본래 천 교수의 전공은 물질을 나노 입자로 잘게 쪼개거나 쪼갠 입자들을 합성한 신물질을 전자산업에 응용하는 것이다. 지난해에는 기존 메모리보다 데이터 저장 용량이 10배 이상 향상된 차세대 초고집적 나노 저장 매체를 개발하기도 했다.

천 교수와 서 교수가 만난 것은 ‘조영제’ 때문이다. MRI 촬영 때 쓰이는 물감의 일종인 조영제에 관심이 많았던 서 교수는 천 교수가 조영제를 나노 입자로 만드는 기술을 갖고 있다는 것을 알게 된 것. 이를 계기로 이들은 2003년 ‘연세대 나노바이오기술연구회’를 만들어 연구를 시작했고 국내 처음으로 ‘나노 메디신’이라는 분야를 개척했다.

현재 암 진단에는 혈액이나 소변을 통해 암세포에서 나오는 특이 물질을 수치화해서 보여 주거나 컴퓨터단층촬영(CT), MRI처럼 암 덩어리를 직접 영상으로 보여 주는 두 가지 방법이 있다. 최신 영상장치인 양전자방출단층촬영기(PET-CT)도 암 세포의 위치 정도만 파악할 수 있지 해부학적인 자세한 구조나 정확한 크기 파악에는 한계가 있다.

그러나 서 교수는 “나노기술이 의학에 융합되면 암세포의 위치나 크기는 물론 치료가 어려운 고약한 놈인지, 순한 놈인지 성질까지 파악할 수 있다”며 “국내뿐 아니라 외국에서도 나노와 의학이 접목된 ‘나노 메디신’은 새해 큰 화두 중 하나”라고 소개했다.

천 교수는 “나노 물질을 이용한 암 진단은 2004년부터 꾸준히 핵심 기술로 선정될 정도로 국가 간의 경쟁이 치열한 상황”이라며 “나노 메디신 시장 규모는 2005년 106억 달러(약 9조9000억 원)에서 2015년에는 1800억 달러(약 168조8400억 원)로 예상된다”고 전했다.

“나노 메디신 분야는 암 진단과 치료뿐 아니라 몸속에 투여된 줄기세포가 제대로 정착하는지를 추적하는 장치와 뇌중풍, 심근경색과 같은 혈관 질환의 조기 진단 등 다양한 분야에 응용될 수 있어요.”(서 교수)

“나노 입자와 암세포만 찾아다니는 특이항체, 이들의 위치를 알려주는 MRI 의료 영상기를 활용해 나노로봇을 만들 수 있습니다. 로봇에 암 세포를 파괴하는 약을 입히면 수술 없이도 암을 제거 할 수 있습니다. 2015년경에는 의학 분야에서도 나노기술 상용화가 가능할 것입니다.”(천 교수)

올해 천 교수는 외부에서 신호를 받아 진단하고 동시에 치료할 수 있는 차세대 나노 입자를 개발하는 데 주력할 계획이다. 서 교수도 간암과 폐암 등 치료하기 힘든 암을 중심으로 나노 입자를 사용한 조기 진단법 개발에 힘쓸 예정이다.

이진한 기자·의사 likeday@donga.com

▼천진우 교수▼

△1985년 연세대 화학과 졸업 △1993년 미국 어배나 일리노이대 이학박사 △1995∼1998년 미국 로스앤젤레스 캘리포니아대 책임연구원 △1998∼2002년 한국과학기술원(KAIST) 화학과 부교수 △2002년∼현재 연세대 화학과 교수 △2006년 미국 재료학회 나노바이오 조직위원

▼서진석 교수▼

△1979년 연세대 의대 졸업 △1983년 진단방사선과 및 치료방사선과 전문의 △1990∼1991년 미국 미네소타대 방사선과 연구 강사 △1991년 미국 펜실베이니아대 방사선과 초빙 연구원 △1999년 아주대 의대 의학박사 △1986년∼현재 연세대 의대 영상의학교실 교수