💠Overview 개요
연구제목 : 형광/핵의학 테라노스틱 프로브 기반의 심부암 국소 표적 치료법 개발
참가자 : (책임) 김현구 교수, 고려대 구로병원 심장혈관흉부회과
(연구원 ) 김경수, 김창근, 전은비, 김가윤
해외교류연구자 : 하버드의대 최학수 교수, 박승훈, KAI BAO, 최상기
💠프로그램 목적 연구목적
drop-in 타입의 초소형 핵 의학 탐지기를(그림1) 기반으로 핵의학/형광 융합 테라노스 틱 프로브를 통해 심부 암 탐색 및 PDT/PTT 치료가 가능한 치료법을 구축을 위해 하버드의대 최학수 교수팀 연구실에 파견 교류연구를 수행하였습니다
💠Research content 연구내용
다음의 2개지 연구내용을 수행
암 표적 형광 테라노스틱 프로브 합성 방법 및 특성 평가 프로토콜 확립
- 기존 암 표적 형광 조영제에 PDT/PTT 치료 방법 검증, 신규 조영제의 합성, 특성화
- 합성된 조영제를 이용한 실험 방법을 확립, 비임상 시험을 통한 최적화로 대량 생산의 기반 마련
암 표적 형광 테라노스틱 프로브의 PDT/PTT 치료 효능 평가
- 신규 조영제의 PDT/PTT 치료 효능 평가를 위한 in vitro 및 in vivo 수준의 조건 최적화 및 PDT/PTT 융합 치료 효능 (온도 상승, 활성 산소 생성량 비교) 검증
💠Exchange Scholars 파견성과
1주차 : Lab Tour 및 Opening
하버드 대학교 최학수 교수님 연구실에서 진행된 킥오프 미팅에 대한 내용을 정리한 것임. 이 미팅은 하버드에서 개발한 광감제 cRGD-ZW800-PEG를 활용한 PDT(광역학치료)와 PTT(광열치료) 두 가지 치료 기법을 학습하고 실습하는 프로그램의 시작을 알리는 자리였습니다. 킥오프 미팅의 주요 목적은 cRGD-ZW800-PEG의 특성, 이를 활용한 PDT/PTT 치료 기법, 그리고 하버드에서 개발한 레이저 및 시스템을 사용한 치료 프로토콜에 대한 이해를 높이고, 실습을 통해 실제 연구와 임상에 적용할 수 있는 기초를 마련하는 것이었습니다. 이를 통해 참가자들은 최첨단 치료 기술을 습득하고, 향후 연구와 개발에 중요한 기초 자료를 제공받았습니다.
2주차 : PDT/PTT 실험 기법 소개 및 프로토콜 확립
1. PDT/PTT therapy 개요
- PDT광학치료(PDT, photodynamic therapy) 및 광열치료(PTT, photothermal therapy)는 기존의 Ablative therapy에 비해 몇분의 짧은 치료 시간이 소요되며 (2-4회 반복 시술 가능), 완치율이 60-100%로 치료 효과가 뛰어나고, 부작용이 거의 없으며, 시술 시 통증이 없어 치료 후 회복이 빠른 장점을 가진 기술이빈다.
- PDT는 광레이저의 에너지가 광감제가 있는 곳에서만 화학적 반응을 유도하여 활성화 산소(singlet oxygen)를 생성하는 광화학 반응의 결과임. 따라서 광역학 치료는 광감제가 분포되어 있는 암세포만 선택적으로 파괴시키는 방법임. 현재 Porfimer sodium과 같은 다양한 감광제들이 임상에서 PDT용으로 방광암, 식도암, 폐암 등의 다양한 암을 치료하는데 사용되고 있음.
- PTT 치료는 종양 내에만 분포된 감광제를 특정 파장의 광선으로 조사하여 발열을 유발하는 방법으로, 암 주변 정상조직을 보존하면서도 암과 암 주변 혈관을 파괴하며 암의 성장 및 전이를 억제하는 치료 방법임. 현재 PTT를 위한 레이저 기기는 마지막 임상 단계 시험 중이며, FDA 승인을 받아 임상에 사용되고 있는 PTT 조영제는 없는 실정임.
-PDT와 PTT 각각의 치료보다 PDT/PTT 융합 치료가 저전력 광레이저의 빛을 활용하기 때문에 프로브의 광분해를 제어할 수 있어 정상조직의 손상을 최소화하는 장점이 있다고 보고됨. 또한, 세포 독성 물질을 방출 또는 세포주기를 방해하여 암 미세환경에서 암세포 성장을 억제할 수 있음. 즉, PDT/PTT 융합 치료는 암세포를 특이적으로 제어할 수 있는 효과적인 국소 치료법이 될 수 있음.
- 하버드 연구진은 종양을 표적하는 테라노스틱 프로브가 808nm 의 파장의 레이저를 조사하였을 때 PDT/PTT 융합치료가 가능한 광감제를 개발하였으며, 이에 대한 선행 연구 기술을 보유중임.
2. PDT/PTT 실습 및 Protocol 확립
- 하버드에서 개발한 광감제인 cRGD-ZW800-PEG는 PDT와 PTT 두 가지 기능을 가지고 있어 하나의 조영제로 두 가지 치료가 가능하였고, 하버드 내에서 직접 개발한 레이저와 시스템을 이용하여 치료방법에 대한 교육을 수행하였습니다
- 본 파견 프로그램을 통해 세포주에 cRGD-ZW800-PEG을 처리한 뒤 PDT/PTT치료를 위한 하버드의 protocol을 학습하고 실습을 수행하였습니다.
3. PDT/PTT 실험 결과
- cRGD-ZW800-PEG을 이용한 PDT/PTT실험 수행을 위한 프로토콜 교육 및 결과를 확인하였음.
- 실험을 위한 최적의 파장을 분석하였고 흡광도에 따라 최적의 laser source의 파장대를 선택함.
- PDT치료 전, 조영제의 흡광도와 ROS의 값을 측정 한 뒤 치료 후 측정을 통해 치료효능을 평가함.
- PTT 치료의 경우 더 강한 레이저와 긴 시간을 통해 치료가 가능했으며, 시간에 따른 온도 변화를 관찰할 수 있었음. 이후 세포 독성 실험을 통해 생존율을 분석 할 수 있음.
3주차 : LAB MEETING 및 DISCUSSION, 주간보고
협력 연구 방향 논의
각각의 연구자들은 발표 후, 서로의 연구 결과에 대해 심도 있는 질의응답을 진행하였으며, 향후 협력 연구의 가능성에 대해 논의함. 하버드 최학수 교수님은 고려대학교 구로병원과의 연구 협력에 대해 긍정적인 의견을 표명하며, 특히 ICG 형광 조영제와 폐암 치료제 전달 시스템의 상호보완적인 연구 협력이 가능하다는 점을 강조. 또한, 폐섬유증 및 신경 시각화 분야에서도 협력할 수 있는 기회가 많다는 점에서 두 기관 간의 긴밀한 협력을 바탕으로 새로운 연구 방향을 제시하였습니다.
💠Expected effect 기대효과
