국립금오공대 장의순 교수 연구팀, 세계최초 금 나노막대 기술 이용 암치료 개발...`암세포 성장속도 억제 및 사멸속도 촉진 역할 확인`

(좌측부터) 국립금오공과대학교는 화학생명과학과 장의순 교수, 조아라 박사

금오공대 장의순 연구팀이 세계최초 개발한 금나노막대를 활용한 전기화학적 암치료 기술 메커니즘

(좌측부터 ) 금오공대 장의순 교수, 조아라 박사, 판차나단 마니바사간 박사, 한효원 박사

조아라 박사의 연구 모습

[경북정치신문=이세연 기자] 국립금오공과대학교는 화학생명과학과 장의순 교수 연구팀이 암세포에 금 나노막대(Gold nanorod, 이하 GNR)를 처리하여, 전기장을 가했을 때 GNR의 피뢰침 역할을 통해 암세포들의 성장 속도가 억제되고 암 사멸 속도를 촉진할 수 있는 논문을 발표했다.

관련 논문은 ‘Electric Field-Responsive Gold Nanoantennas for the Induction of a Locoregional Tumor pH Change Using Electrolytic Ablation Therapy’라는 논문제목으로 저명 국제학술지인 ACS Nano(IF:15.8)에 지난 8일 온라인 게재했다.

장의순 교수 연구팀은 지난 10여 년 전부터 GNR의 피뢰침 역할을 활용한 전기화학적 암치료 기술 연구를 지속적으로 해왔다.

장 교수 연구팀은 외부 전기장을 가했을 때 부도체인 암세포 내에 전도성이 우수한 GNR의 표면에 전기장이 증폭될 것이며 이로 인해 암세포들이 더 빠르게 사멸될 것이라고 가정하여 연구를 해왔다.

그리고 연구한 결과 GNR을 처리한 암세포들이 음극에서 양극 방향으로 빠르게 사멸되면서 예상과 일치하는 결과를 관찰했다.

그러나 관련된 연구 결과들이 학계에 보고된 바 없어 GNR에 의한 암세포 사멸 메커니즘을 명확히 밝혀내기 어려웠으나 지속적인 연구를 통해 다음과 같은 사실을 밝혀냈다.

① 저전압(≤ 10V/cm) 전기장에서 암세포들의 주요 사멸 원인은 전극 주변에서 물의 전기 분해에 의해 발생한 전기화학 종들에 의한 pH 변화임

② 외부 전기장에 의한 추가적인 암세포 사멸 원인은 음극(Cathode)에서 양극(Anode) 방향으로 이동하는 양이온(ex. Ca2+)들에 의해 음극 주변에 있는 암세포 내 증가하는 양이온 농도가 트리거 역할을 함

③ GNR을 처리한 암세포의 경우 암세포 내에 존재하는 GNR의 피뢰침 효과로 인해 암세포 내로 유입되는 Ca2+ 이온의 양이 대조군 보다 더 빠르게 증가함

④ 암세포 내 Ca2+ 이온의 증가로 소포체에 스트레스가 발생하고 미토콘드리아로부터 활성산소 발생이 증가하면서 암세포 사멸이 촉진됨

⑤ 특히, GNR의 피뢰침 효과로 전기화학적 결합력이 증가하면서 세포성장에 필요한 핵심 아미노산인 Methionine이 GNR 표면에 다량으로 결합되고 이로 인해 Methionine이 부족해진 암세포들은 세포분열 속도가 억제됨

이번 연구에 제1저자로 참여 한 조아라 박사(응용화학과 졸업)는 “연구 결과를 바탕으로 GNR을 활용한 전기화학적 암치료 기술이 췌장암과 같이 면역항암제 반응률이 매우 낮은 고형암의 치료 등에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대한다.”며, “앞으로 고형암 치료제 개발을 위한 전임상 시험 연구를 통해 이번 연구에서 개발한 항암 치료 기술이 실질적으로 활용될 수 있도록 노력하겠다.”고 밝혔다.

이세연 기자 lsygbp1111@naver.com
사진=금오공과대학교

국립금오공대 장의순 교수 연구팀, 세계최초 금 나노막대 기술 이용 암치료 개발..."암세포 성장속도 억제 및 사멸속도 촉진 역할 확인"