박종오 전남대 교수, 암 치료용 박테리아 나노로봇 세계최초 개발

동물실험 통한 암지향성 입증

박종오 소장

아주경제 이한선 기자 = 국내연구진이 박테리아를 이용한 암 치료용 나노로봇을 개발했다.

암세포까지 표적으로 이동할 수 있는 독성 제거 살모넬라균과 약물전달 구조체를 결합한 로봇을 개발한 것은 세계에서 처음이다.

살모넬라균은 면역력이 떨어져 있는 암세포를 찾아가는 특성이 있어 암치료약물을 담은 구조체를 표적까지 밀고 가는 역할을 한다.

살모넬라균과 고분자구조체의 결합을 위해서는 바이오틴과 스트랩타비딘이라는 고분자단백질을 양쪽에 입혀 결합하도록 했다.

고분자구조체를 만들기 위해서는 반도체제작 기법이 쓰여 이번 연구는 공학과 의학간의 협력의 성과로 꼽히고 있다.

미래창조과학부는 전남대학교 박종오 교수가 이끄는 박테리오봇 융합연구단이 대장암, 유방암, 위암, 간암, 췌장암등 고형장기에 발생하는 고형암의 진단 및 치료가 동시에 가능한 박테리아를 이용한 의료용 나노로봇(박테리오봇)을 개발했다고 16일 밝혔다.

박종오 교수는 이날 브리핑에서 "선택성이 떨어져 약을 많이 써야하고 좋은 세포도 죽이는 부작용을 줄일 수 있도록 선택성이 높아지고 능동적으로 이동해 암에 표적 작용을 할 수 있는 것이 특징"이라며 "약물 전달 구조체의 크기도 기존보다 1000배가 커 전달 효율이 높다"고 말했다. 

연구는 동물실험을 통해 타당성을 입증해 암을 치료할 수 있는 능동형 약물전달체 방법론을 제시했다.

기존의 수동형 나노약물입자가 아닌 능동형 의료용 나노로봇으로는 이번 연구가 세계최초 사례다

박테리오봇은 박테리아의 인식, 운동, 치료성능과 약물 전달체의 치료성능이 결합된 새로운 개념의 능동형 의료용 나노로봇으로 직경 3 μm 크기다.

이번 연구결과는 과학전문지 네이처 자매지인 사이언티픽 리포트에 발표됐다.

연구단은 논문에서 박테리오봇을 개발하고 이를 이용해 고형암을 효과적으로 진단․치료하는 새로운 방법을 제시해 향후 관련 암 치료제 개발과 의료용 마이크로/나노로봇 개발 등에 관한 원천기술 확보가 가능할 것으로 예측된다.

연구는 미래부와 한국연구재단의 미래유망융합기술 파이오니어사업 지원으로 이뤄졌다.

연구는 고형암이 있는 동물 모델을 이용해 박테리오봇의 암 지향성 및 암조직 내 표적화 가능성을 처음 밝혔다.

기존에는 단편적인 운동성 연구에 머물렀고 능동적으로 이동하면서 특정질환을 지향하는 의료용 마이크로/나노로봇에 관한 연구 성과는 없었다.

이번 기술은은 국내 특허 출원 및 등록, 국제 PCT 출원과 미국, 유럽, 중국, 일본 등에 국제 특허 출원을 마친 상태다.

박테리아는 유전자를 조작해 독성을 제거하고 편모로 움직여 조직이나 혈액 속을 유영하면서 항암제 등 특정 약물이 들어 있는 마이크로구조체를 밀고 암이 있는 곳을 찾아가도록 설계됐다.

박테리아들은 암에서 분비하는 혈관형성촉진인자 같은 특정 물질을 표적 삼아 암을 찾아간다.

마이크로구조체는 박테리오봇이 암에 도착하면 터져 항암제를 암 표면에 뿌리게 된다.

박테리오봇의 이동 속도는 평균 초속 5μm 가량으로 실용화될 경우 미세한 초기암도 찾아가 항암제를 주입할 수 있게 돼 암 진단과 치료에 기여할 것으로 기대된다.

이번 연구는 다양한 분야의 전문가들 간의 융합연구의 대표사례로 박종오 전남대 로봇연구소장이 과제 총괄책임 및 개념을 도출하고 박석호 전남대 기계공학부 교수가 박테리오봇 설계 및 제작, 민정준 전남대 의대 핵의학과 교수가 박테리아 조작 및 의료검증, 전남대 로봇연구소 박성준 박사가 박테리오봇 제작 및 평가, 전남대 의대 핵의학과 박승환 박사가 동물실험 검증을 맡았다.