‘듀얼 레이저 광열치료’, 유방암 치료에 새로운 가능성 열다

광을 이용해 암을 진단하고 치료하는 ‘광치료진단(Phototheranostics)’이 차세대 암 치료 전략으로 주목받고 있는 가운데, 기존 광열치료(PTT)의 한계를 극복한 ‘듀얼 레이저 광열치료(DLPTT)’ 기술이 유방암 치료에 대한 새로운 가능성을 제시했다.

중국과학원 선전고등기술연구원(SIAT)의 장펑페이(Zhang Pengfei) 박사 연구팀은 한국 고려대학교 김종승 교수, 미국 텍사스대 오스틴 캠퍼스 조너선 세슬러(Jonathan Sessler) 교수, 중국 남경우정통신대학의 저우후이(Zhou Hui) 교수와 함께, 이중 적외선 레이저를 이용해 유방암 세포를 정밀하게 제거하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 해당 연구는 미국국립과학원회보(PNAS)에 발표되었다.

기존의 광열치료는 레이저에 반응하는 광열제(photothermal agent)를 활용해 종양 부위에 열을 발생시켜 세포를 괴사시키는 방식이지만, 과도한 열 발생으로 인해 정상 조직까지 손상될 수 있다는 한계가 존재했다. 이에 연구진은 파장이 다른 두 가지 레이저(808nm, 1064nm)를 단계적으로 활용해 종양을 안전하고 효과적으로 제거하는 전략을 구상했다.

첫 번째 단계에서는 808nm 레이저를 2분간 조사해 약 50도의 열로 DNA 손상과 열충격 단백질(HSP70)의 발현을 억제, 종양의 내성 기전을 사전 차단한다. 이어지는 두 번째 단계에서는 1064nm 레이저를 13분간 조사해 43도 수준의 안정된 열로 잔존 종양세포를 정밀하게 제거한다. 이러한 접근 방식은 치료 효율을 높이면서도 염증 반응과 정상 조직 손상을 최소화할 수 있는 것이 특징이다.

또한 이번 기술은 '응집 유도 발광(Aggregation-Induced Emission, AIE)' 특성을 갖춘 NIR-II(제2 근적외선) 형광 이미징 기법과 광음향 이미징을 병행해, 종양의 깊은 부위까지도 정확하게 시각화하고 치료할 수 있는 정밀도를 확보했다. 실험에 사용된 4T1 유방암 쥐 모델에서도 명확한 종양 억제 효과가 확인되었으며, 체중 변화와 염증성 사이토카인 수치의 안정성으로 생체 내 안전성도 입증됐다.

연구진은 “DLPTT는 기존 단일 레이저 기반 PTT의 비효율성과 위험성을 극복한 정밀 치료 플랫폼”이라며 “향후 면역치료와의 병합을 통해 암의 재발과 전이를 예방하는 다중 병용 전략으로도 발전할 수 있다”고 설명했다.

이번 연구는 AIE 기반 신소재 개발, 생체 내 형광 이미징, 종양열반응 기전 분석 등 여러 분야의 융합적 성과로 평가되며, 광기반 정밀 종양 치료 기술의 진보를 상징하는 사례로 기록될 전망이다.