국내 연구진이 방사능 물질 없이 암을 찾아내는 기술을 개발했다.

한국전자통신연구원(ETRI)이 산화철(Fe3O4) 나노 자성입자로 암을 포함한 특정 질병을 찾는 의료 영상 장비 개발에 성공했다고 21일 밝혔다.

이 기술은 암이나 특정 질병을 찾는 데 가장 우수한 의료 영상 기법 중 하나인 양전자단층촬영(PET)을 대체할 것으로 기대되고 있다. 특히 의료영상기기(MPI) 기술을 더 안전하고 저렴하게 만들어줄 전망이다.

현재 활용되는 의료 영상장비는 X레이, MRI, PET 등 3가지로 크게 구분한다. X레이는 골격을 촬영해 진단하고, MRI는 인체구성물질의 자기 성질을 측정해 질병을 진단한다. PET는 암 같은 특정 질병을 찾는데 최적화된 장비다. 방사능 물질인 추적자를 마시거나 주사한 뒤, 방사능 물질의 위치를 찾아 암 위치를 알아내는 장비다.

하지만 단순 검진이나 진단 목적으로 PET를 사용하면 방사능 피폭 문제가 발생할 수 있어 논란이 되고 있다. 검사할 때 쓰는 방사선이 오히려 암 발생 가능성을 높일 수 있기 때문이다.

연구진은 이런 단점을 보완하려고, 인체에 무해하고 자성을 띠는 산화철을 이용하는 MPI 기술을 개발했다. 인체에 무해한 산화철은 연속으로 사용할 수 있어 만성 질환 추적과 진단에도 효과적인 방법이 될 수 있다.

원리는 질병을 찾을 수 있는 항원항체를 산화철 입자에 코팅해 생체에 주입하면 질병이 발생된 부위에 산화철 입자가 부착된다. 이 입자에서 나오는 신호를 확보해 3차원 공간정보와 결합해 정확한 위치를 영상으로 만들어 의료진이 판별한다. 이를 통해 정확한 발병 부위를 확인할 수 있다. 부착하는 항원항체에 따라 다양한 질병을 탐색할 수 있다.

자성을 지닌 나노 입자를 활용한 MPI 방식은 2000년대 초부터 개발이 시작돼 세계적인 의료 영상 장비 업체와 연구기관들이 원천기술 확보를 위해 치열하게 경쟁하고 있다. 하지만 생체 대상 영상 확보에 성공한 기관은 필립스와 마그네틱 인사이트 두 곳이 전부다.

한편 연구진은 자기장 발생장치를 비롯한 중앙 제어시스템과 제어 SW 등 장비에 필요한 원천기술 대부분을 독자 개발했다. 크기와 소모량을 대폭 줄여 거대한 냉각장치가 필요 없고, 제작 가격도 기존 제품 대비 20분의 1 수준으로 줄여, 연구 장비용으로 바로 상용화할 수 있다.

연구진은 제작 장비를 활용해 실제로 실험용 쥐를 통해 효과를 입증했다. 나노 입자를 실험용 쥐에 투여한 뒤, 쥐의 엑스레이 사진과 결합한 결과 나노 입자의 정확한 위치를 확인할 수 있었다. 이 기술을 고도화하면 조직검사 대신 간단한 검사로 암 위치를 판단할 수 있을 것으로 기대된다.

연구책임자인 ETRI 지능로봇연구실 홍효봉 박사는 “어떤 항원항체를 활용하느냐에 따라 다양한 질병을 탐색할 수 있어 저렴하고 효과적인 진단 방법이 될 것”이라며 “의료 지출로 인한 사회비용을 감소시킬 수 있을 것”이라고 기대를 밝혔다.

공동연구를 수행한 을지대 의과대학 송대용 교수는 “인체에 무해한 산화철 나노입자를 이용한다는 점에서 획기적인 기술”이라고 말했다.

앞으로 연구진은 개발 장비를 연구용 장비 업체에 기술을 이전하고, 획득한 생체 정보를 바탕으로 임상 단계를 거쳐 실제 현장에서 쓸 수 있는 질병 진단을 위한 기술과 장비를 연구개발할 예정이다. 연구진은 상용화 시점을 7년 이내로 보고 있다.

이 기술과 관련해 국내 특허 33건, 국제 특허 14건을 획득했으며, SCI급 논문 10여 편 발간, 기술 이전 3건을 진행했다. 이 연구는 국제학술지 사이언티픽 리포트(Scientific Report)에 게재될 예정이다.