암 치료용 박테리아 나노로봇 세계최초 개발

대표적 난치성 질환인 암을 진단하고 치료하는 데에 향후 로봇 기술이 적용될 수 있을 전망이다. 최근 국내 연구진은 박테리아를 이용한 나노로봇 ‘박테리오봇’을 공개하며 이 로봇이 암 치료의 획기적인 대안이 될 수 있음을 입증했다. 의료용 로봇의 새로운 패러다임으로 그 가능성을 인정받고 있는 박테리오봇. 우리 몸속에서 암세포를 물리쳐 줄 새로운 로봇시대가 어느새 성큼 다가왔다.

 

국내 연구진이 대장암, 유방암, 위암, 간암, 췌장암 등 고형장기에 발생하는 암의 진단 및 치료가 가능한 로봇을 개발했다. ‘박테리오봇’이라는 이름으로 탄생한 이 의료용 나노로봇은 이미 동물실험으로 그 타당성을 입증함으로써 대표적인 난치성 질환인 암을 치료할 수 있는 능동형 약물전달체 방법론을 제시해 국내의 높은 의료용 마이크로/나노로봇 기술 경쟁력을 과시했다. 기존의 수동형 나노 약물입자가 아닌 능동형 의료용 나노로봇이 개발된 사례는 세계에서도 최초의 성과이다. 직경 3㎛의 박테리오봇은 박테리아의 인식, 운동, 치료성능과 약물전달체의 치료성능이 결합된 새로운 개념의 능동형 의료용 나노로봇으로 기대를 모으고 있다.

 

암 진단과 치료 가능한 의료로봇 ‘박테리오봇’
미래창조과학부와 한국연구재단이 공동 지원한 ‘미래유망융합기술 파이오니어사업’의 일환으로 출범한 전남대학교 박종오 교수의 박테리오봇 융합연구단은 최근 과학전문지 Nature 자매지인 ‘Scientific Reports’ 온라인 2013년 12월 판에 ‘박테리아기반 마이크로로봇을 이용한 암 진단·치료법에 관한 새로운 패러다임(New paradigm for tumor theranostic methodology using bacteria-based microrobot)’이라는 제목의 논문을 발표했다. 연구단은 논문에서 암의 진단과 치료가 동시에 가능한 박테리아를 이용해 나노로봇을 개발하고 이를 고형암을 효과적으로 진단·치료하는 새로운 패러다임을 제시했다고 전했다. 논문을 통해 공개된 박테리오봇은 향후 관련 암 치료제 개발을 비롯해 의료용 마이크로/나노로봇 개발 등에 관한 원천기술 확보에도 기여할 수 있을 것으로 예측된다.

 

수동적 방식의 한계 극복한 새로운 방법론 제시
박테리오봇은 이동과 능동적인 약물 전달이 가능한 의료용 나노로봇이라는 점에서 새로운 방법론을 제시하고 있다. 연구팀은 “항암 약물 및 약물 전달체 등 기존 암 진단 및 치료에서 지적돼 온 수동적인 방식의 한계를 극복할 수 있는 구조”라며 새로운 연구가 갖는 의미를 설명했다.
연구팀은 이미 대장암과 유방암 등 고형암을 가진 동물(쥐) 모델을 통해 박테리오봇의 암 지향성 및 암조직 내 타깃팅 여부를 세계 최초로 밝혀내며 그 가능성을 더욱 높였다. 이는 향후 암 진단과 치료가 동시에 가능한 능동형 약물 전달체를 개발함으로써 의료용 나노로봇 개발 분야에 활용할 수 있는 길을 열었다는 평가를 받고 있다.
연구팀은 “그동안 의료분야의 높은 활용성과 많은 장점을 가진 마이크로/나노로봇 개발과 관련해 세계 유수의 연구진들이 노력을 기울였음에도 불구하고 지금까지는 단편적인 운동성 연구에 머무르는 수준이었다”며 “박테리오봇과 같이 능동적인 이동과 특정 질환을 지향하는 의료용 마이크로/나노로봇에 대한 연구 성과는 세계 최초라는 점에서도 의미가 크다”고 설명했다. 실제로 의료용 마이크로/나노로봇에 대한 연구 성과가 세계적으로 권위 있는 학술지에 게재된 것도 극히 이례적인 일이다. 현재 이 박테리오봇 기술은 국내 특허 출원 및 등록과 더불어 국제 PCT 출원을 마쳤으며 미국, 유럽, 중국, 일본 등에서도 국제 특허를 출원한 상태이다.

 

 

박테리아를 활용한 획기적 암 진단·치료법
박테리오봇의 구조는 크게 살아 있는 생물체인 박테리아와 약물이 들어있는 마이크로구조체로 나뉜다. 박테리아는 유전자를 조작해 독성이 제거되며 편모로 움직여 조직이나 혈액 속을 유영하게 되는데, 이들은 항암제 등 특정 약물이 든 마이크로구조체를 밀고 암이 있는 곳을 찾아 가도록 설계됐다. 박테리아들은 혈관형성촉진인자 등 암에서 분비되는 특정 물질을 표적으로 삼아 암을 찾아내며 마이크로구조체는 도착 즉시 터져 항암제를 암 표면에 분사하게 된다. 이러한 과정으로 암 치료를 수행하는 박테리오봇의 평균 이동속도는 초속 5㎛으로 알려졌다.
관계자는 “박테리오봇이 실용화된다면 미세한 초기암도 찾아가 항암제를 주입할 수 있게 돼 암 진단과 치료에 획기적인 전기를 마련할 수 있을 것”이라고 기대감을 밝혔다.

 

“중요한 이정표가 될 독창적 연구결과”
논문이 게재된 ‘Scientific Reports’의 심사를 맡은 전문가들은 논문이 가진 독창성에 동의를 표하며 “실험이 주의 깊게 설계됐고 제시된 데이터는 결론을 뒷받침한다”는 평가를 내놓았다. 고려대학교 융합대학원의 이상호 교수 역시 “본 연구 성과는 세계 최초로 살아있는 생물체와 마이크로구조체를 융합시켜 암 지향성 치료능을 가진 의료용 마이크로로봇 개발에 관한 가능성을 제시하고 세포배양 및 생체 환경에서 박테리오봇의 운동성 및 암 지향성을 검증한 연구”라며 “암을 비롯한 난치성 질환의 진단과 치료가 동시에 가능한 마이크로/나노로봇 개발에 관한 독창적 연구결과로 중요한 이정표가 될 것”이라는 기대감도 함께 전했다.
한편 본 연구 총괄책임을 맡은 전남대학교 로봇연구소 박종오 소장은 “본 연구 성과는 세계최초로 기존 암 진단·치료의 한계를 극복할 수 있는 새로운 능동형 약물전달체와 의료용 나노로봇이라는 의미가 있으며, 계속 활발한 의학·공학간 융합연구를 통해 다양한 난치성 질환의 진단·치료가 가능한 의료용 마이크로/나노로봇 개발에 관한 도약의 계기가 될 것”이라고 연구소감을 밝혔다.

미래창조과학부  www.msip.go.kr

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 암 치료용 박테리아 나노로봇 세계최초 개발