김광명 교수 연구팀, Advanced Functional Materials 학술지 게재

이화여대 약학대학 김광명 교수 연구팀이 최소 침습 종양 이식형 마이크로 LED 소자와 카텝신 B 특이적 광역학-화학항암제 전구체 나노 약물의 전달을 응용한 국소 뇌종양 항암 복합 치료를 진행하는 연구를 수행하였다. 본 연구 결과는 국제 학술지인 Advanced Functional Materials (Impact factor: 18.5 / JCR ranking 상위 4.1%)에 2024년 6월 온라인 게재되었다 (2316386).

광역학 기반의 복합 항암 치료 기술은 뇌종양에 대해 우수한 효능을 나타내는 것으로 알려져 있으나, 두개골로 인하여 광전달에 한계가 존재, 그 효과가 매우 제한적이다. 본 연구에서는 새로운 형태의 최소 침습 종양 이식형 마이크로 LED 소자를 개발하여 뇌종양에 효과적으로 빛을 전달하고자 하였으며, 종양 과발현 cathepsin B 특이적 광역학-화학 항암제 전구체 나노입자와 함께 응용하여 뇌종양 치료 효능을 극대화하고자 하였다. 개발된 마이크로 LED 소자는 두개골 안쪽의 뇌종양 심부에 최소 침습적으로 이식되어 종양 조직 전체에 빛을 균일하게 조사할 수 있도록 설계되었으며, 항암제 전구체 나노입자는 cathepsin B 과발현 뇌종양에 광감각제와 화학항암제를 특이적으로 전달할 수 있었다. 뇌종양 이식 랫드 모델에서, 항암제 전구체 나노입자는 높은 종양 축적률을 나타내었으며, 종양 심부에 이식된 마이크로 LED 소자에 감응하여 높은 치료 효과를 나타내었다. 또한, 항암제 전구체 나노입자의 종양 특이적 활성화 및 마이크로 LED 소자에 의한 종양 국소 광전달에 의해 전신 독성이 크게 완화됨을 확인하였다.

본 연구를 통해 종양 이식형 소자 및 종양 특이적 나노항암제를 이용, 뇌혈관장벽 및 두개골의 존재로 인하여 치료가 제한적인 뇌종양의 최소 침습적 치료를 진행할 효과적인 수단을 마련하였으며, 다양한 암종에 대한 국소적인 치료 효능을 극대화하고 주변 조직의 부작용을 완화하는 기반 기술을 확보하였다.