서울대학교 융합과학기술대학원 응용바이오공학 이강원 교수가 서울대학교 응용바이오공학 (예성준 교수) 및 연세대학교 의과대학 (금웅섭 교수) 연구진과 함께 페로토시스 유도 나노입자로 X-ray 방사선치료와의 병용치료로 뛰어난 종양 억제 효과를 검증했다.
페로토시스(Ferroptosis)는 철에 의존적인 세포사멸 결로로 지질 과산화(lipid peroxidation) 경로로 세포사멸을 유발하는 세포사멸 메커니즘으로 기존의 항암 치료에서의 화학요법이나 방사선치료에 대한 내성 메커니즘을 우회하고 다양한 유형의 암에 효과적일 수 있는 새로운 접근 방식으로 새로운 치료적 대안으로 주목받고 있다. 엑스레이 방사선치료는 DNA 손상을 유발하여 암세포를 사멸시키는 전통적인 방법으로 정상조직에도 영향을 미치기 때문에 방사선 저항성 및 부작용으로 독립치료로 한계가 있다. 또한, 방사선치료 내성 경로 유발 이전에 페로토시스 사멸이 억제된다는 보고가 있어 페로토시스 사멸경로를 유도하여 방사선치료 내성을 극복하려는 연구적인 필요성이 대두되고 있다. 페로토시스를 유도하는 나노입자와의 병용치료는 암세포 생존 경로에 다중 타격을 가하며 치료에 대한 암세포 저항성이나 회피성을 낮추고 기존의 치료방법들이 효과적이지 않은 암 환자들에게 새로운 대안이 될 수 있다.
이강원 교수 공동 연구진은 페로토시스 유도하는 안전한 나노입자개발로 엑스레이 방사선치료와의 병용치료 연구로 폐암 세포(A549 cell line)와 흑색종 세포(A375P cell line) 모두에서 교차 검증하였고 in vitro 및 in vivo 모두에서 크게 종양 억제 효과를 검증하였다. 또한, 향상된 항암 치료 효과를 입증하기 위해 개발 나노입자의 물리적 상호 작용을 평가하기 위해 몬테카를로 시뮬레이션(Monte Carlo simulation)을 수행하였고 개발 나노입자로 인해 암세포 가까운 부근에서 선량이 더 증가하는 것을 함께 발표하였다. 개발 나노입자로 실제 방사선 효과를 증폭하면서 페로토시스 경로로 암세포를 사멸하고 엑스레이 경로로 인한 또 다른 경로의 세포자멸사 유도로 더 증가한 종양 억제를 입증하였다. 본 연구는 방사선 항암 치료에서 페로토시스 메커니즘의 필요성을 입증하고 역할과 시너지 효과를 규명하는 데 귀중한 입증 자료로, 항암 치료의 부작용을 최소화하면서 치료 효능을 향상할 수 있는 유망한 치료 전략이 될 것으로 기대한다. 더 나아가, 공학과 의학 연구진의 공동 연구로 다 학제 간 융합 시너지를 보여주는 좋은 사례가 될 것으로 보인다.