Mayo Clinic, 나노입자 기반 암 치료 2건을 별도 프로그램으로 진전

Content: Mayo Clinic 연구진이 암 치료를 위한 두 가지 별도의 나노입자 기반 접근법을 진전시키고 있다. 하나는 우유 유래 전달체로 공격적인 담관암을 표적하고, 다른 하나는 전이성 질환에서 자기 나노입자를 이용해 종양을 가열하는 방식이다.

첫 번째 프로그램에서 연구진은 유도형 전달체처럼 작동하는 우유 유래 나노입자를 이용해 담관암(cholangiocarcinoma) 종양에 치료를 직접 전달하는 방법을 개발했다. JHEP Reports에 게재된 이번 결과는 건강한 조직은 보존하면서 암세포를 공격하도록 설계된 표적 유전 치료의 가능성을 제시한다. 다학제 연구팀은 특정 유전자를 일시적으로 침묵화할 수 있는 분자인 small interfering RNA(siRNA)를 활용한 유전자 치료 전략을 사용했다.

연구팀은 암세포 표면에 선택적으로 결합할 수 있는 분자를 찾기 위해 600조 개의 무작위 DNA 분자로 구성된 방대한 라이브러리를 스크리닝했다. Cell-SELEX라는 기법을 사용해 분자적 유도 장치처럼 작동해 담관암 세포를 찾아 부착할 수 있게 하는, aptamer로 알려진 짧은 DNA 가닥을 발견했다. 이 유도 장치는 체내에서 치료제를 운반하는 생체적합적 방법으로 이전에 개발된, 우유로 만든 작은 지방 기반 입자에 부착됐다. 이 우유 유래 나노입자에는 siRNA가 탑재되고 종양 표적 aptamer가 장착돼, 유전 치료를 암세포 내부로 직접 전달할 수 있게 됐다.

이 시스템은 유전자 침묵화 치료를 암에 곧바로 전달해 주변의 건강한 조직을 해치지 않으면서 암 성장 감소와 암세포 사멸 증가로 이어질 수 있다. 이번 결과는 전임상이지만 해당 기술은 Mayo Clinic이 특허를 확보했으며, 연구진은 현재 유전자 표적을 최적화하고 여러 형태의 담관암에서 이 접근법을 시험하고 있다. 장기 목표는 이 우유 유래 플랫폼을 통해 환자 맞춤형 유전자 치료를 전달해 환자 예후를 개선하는 것이다. 이번 연구는 Mayo Clinic RNA Discovery and Translation Program, Mayo Clinic Department of Surgery, Mayo Clinic Hepatobiliary SPORE NCI, Mayo Clinic Center for Cell Signaling in Gastroenterology, JSPS KAKENHI Fostering Joint International Research, University of Wisconsin Biology of Aging and Age-Related Diseases의 지원을 받았다.

별도의 프로그램에서 Mayo Clinic은 New Phase Ltd.와 협력해 미국 내 암 연구를 위한 최초의 자기 나노입자 매개 고열치료(hyperthermia) 장비를 설치했다. 고열치료는 열을 이용해 암세포를 손상시키고 사멸시키는 시술이다. 이 시험용 장비는 암 치료에서 이 접근법의 안전성, 실행 가능성 및 잠재적 효과를 평가하는 연구를 지원할 예정이다.

시험용 고열치료 장비는 몸통을 표적으로 하는 전자기 유도 시스템이다. 의료진은 먼저 철 산화물(iron oxide)을 포함한 자기 나노입자를 IV로 투여해 종양에 축적되도록 한다. 이후 환자를 장비에 위치시키면 전자기파가 종양을 가열해 암세포 파괴를 돕는다. 유도 가열 조리대(induction cooktop)는 장치와 상호작용하기 위해 특수한 팬이 필요하다. 여기서는 팬 대신 종양이 나노입자를 흡수해 사실상 유도 팬이 된다. 교번 자기장이 팬을 펄스 형태로 자극하면 열이 생성된다. 나노입자에 적용된 특수 코팅은 온도를 50°C 이하로 제한한다. 의료진은 환자의 체온이 과도하게 상승하지 않도록 냉각 담요를 사용하고 면밀히 모니터링한다. 이처럼 통제된 가열이 종양을 손상시켜 성장 속도를 늦추거나 성장을 멈추게 하기를 기대한다.

New Phase Ltd.는 고열치료 장비와 나노입자를 모두 제조한다. Mayo Clinic은 Rochester의 Mayo Clinic Jacobson Building 내 Radiation Oncology Department에 장비를 설치했다. 팀은 2025년 11월 설치를 완료했다. 이후 2025년 12월 임상시험의 일환으로 미국 내 첫 환자가 고열치료를 받았다.

임상시험에서 연구진은 뇌를 제외한 신체 어느 부위에서든 전이성 고형암(metastatic solid tumors)에 해당 시험 치료를 투여하고 있다. 이 시험 치료는 여러 종양에 동시에 투여할 수 있으며, 신체 깊숙한 부위의 암에도 적용할 수 있다. 연구진은 방사선치료를 포함한 여러 전신 치료 라인 및 기타 첨단 치료에 내성을 보이는 환자에 초점을 맞추고 있다. 또한 방사선과 같은 다른 치료와의 병용에서 고열치료를 연구할 계획이다. 병용 치료는 동일한 효과로 방사선 용량을 낮추거나 방사선 저항성 종양에서 결과를 개선할 수 있다.

20년 전 Mayo Clinic 방사선종양학자들은 수술과 방사선치료 후 재발한 유방암을 가진 여성의 흉벽 등 피부 위에 물이 채워진 주머니를 올려놓고 초음파로 이를 가열하는 방식을 사용했다. 그러나 물주머니의 온도는 신뢰하기 어려웠고 환자가 통증을 겪을 수 있어 이 기법은 선호도가 떨어졌다. 고열치료와 방사선을 병용했을 때의 이점을 보여준 다른 연구들 또한 기술적 제약으로 제한을 받았다.

Mayo Clinic은 고열치료 프로그램에서 언급된 기술에 재정적 이해관계를 갖고 있다. Mayo Clinic은 해당 기술로부터 얻는 모든 수익을 환자 진료, 교육 및 연구라는 비영리 사명을 지원하는 데 사용할 예정이다.