유방암, 진단과 동시에 표적치료 효과 예측 가능해진다

PET용 방사성의약품 개발, 임상시험 시작

난치성 유방암의 정밀 진단을 통해 표적치료 효과를 예측할 수 있는 신규 양전자방출단층촬영(PET)용 방사성의약품이 개발됐다.

한국원자력의학원이 강주현 · 김광일 · 우상근 박사 연구팀이 유방암 진단과 동시에 표적치료 효과 예측이 가능한 방사성의약품을 개발해 임상시험을 시작했다고 28일 전했다(아래 별첨 '연구결과 개요 외'). 

표적치료는 정상세포까지 공격하는 기존의 항암치료와 달리 발암 과정의 특정 표적인자만 선택적으로 공격하는 치료법이다. 양전자방출단층촬영(PET)은 양전자 방출 핵종을 붙인 방사성의약품을 인체에 주사한 후 인체 내에서 발생하는 방사능의 분포를 재구성하여 영상화는 기법으로 암 등 여러 질환의 진단에 널리 사용된다.

유방암은 세포막 단백질의 일종인 HER2(인간상피세포성장인자수용체2)를 표적으로 하는 트라스투주맙(trastuzumab)과 같은 표적치료제가 개발돼 치료성적이 향상되고 있으나, 환자가 HER2가 발현되는 종양 특성을 보이고 있는지 확인하기 위해 조직검사를 시행해야 하고, 암이 전신에 퍼진 경우 조직검사가 거의 불가능해 치료에 어려움이 있었다.

HER2(인간상피세포성장인자수용체2)는 유방암을 비롯한 위암, 난소암, 전립선암, 방광암, 및 폐암 등 여러 암종에서 과발현돼 있으며, 유방암 · 위암의 치료표적으로 증명됐다. 유방암의 HER2 과발현은 20~30%를 차지하고 있으며, 이 경우 치료 예후가 좋지 않은 것으로 알려져 있다. 글로벌 제약회사에서는 이를 표적으로 하는 다양한 암 치료제를 개발하고 있으며 트라스투주맙은 대표적인 HER2 표적 항체의약품이다. 

연구팀은 양전자방출단층촬영(PET) 영상을 통한 HER2의 발현 여부 확인 시 HER2 표적치료제 트라스투주맙에 체내 결합력을 높이는 화합물질인 킬레이터 NOTA를 이용한 방사성동위원소 구리-64(Cu-64)를 붙인 신규 방사성의약품(64Cu-NOTA-trastuzumab)이 기존 DOTA 킬레이터를 이용한 방사성의약품보다 더 높은 안전성 · 편의성을 확보할 수 있음을 동물 대상으로 한 비임상 실험을 통해 세계 최초로 입증했다. 

▲연구팀은 사람의 유방암세포를 이식한 종양 쥐모델에게 HER2 표적 신규 방사성의약품(64Cu-NOTA-trastuzumab)을 주사하고 양전자방출단층촬영(PET) 영상을 통해 HER2의 발현 여부를 확인해 영상진단의 가능성을 열었고 ▲기존의 DOTA 킬레이터를 이용한 방사성의약품에 비해 NOTA 킬레이터 방사성의약품이 간, 심장, 비장 등 정상 조직에서 방사선량이 3~8배 감소하는 것을 영상기반 흡수선량 평가방법으로 확인했다.

연구팀은 "이번 실험결과를 바탕으로 치료용 방사성의약품을 개발할 경우 NOTA 킬레이터 방사성의약품이 기존 DOTA 킬레이터 방사성의약품에 비해 정상조직에 20배 이상의 방사선량 감소 효과가 있음을 영상기반 흡수선량 평가 방법으로 예측할 수 있었다."라고 설명했다.

구리-64(Cu-64)는 양전자방출단층촬영(PET)용 금속성 방사성동위원소로서 비교적 12.7시간의 긴 반감기를 가지기 때문에, 생체 내 바이오의약품(펩타이드, 항체, 세포치료제 등)의 분포 영상에 활용되고 있다. 

영상기반 흡수선량 평가방법은 개인별 컴퓨터단층촬영(CT) 영상 내 밀도정보를 이용해 방사성동위원소의 전체 에너지 섭취지도를 생성하여 영향계수를 계산하고, 양전자방출단층촬영(PET) 영상 내 투여된 방사성의약품의 잔류시간을 계산해 적용함으로써 진단 및 치료용 방사성의약품의 환자별 흡수선량을 평가할 수 있다. 

이번 연구는 2017년 식약처로부터 임상시험 계획을 승인받아 현재 유방암 환자를 대상으로 임상시험 수행 중이며, 이를 바탕으로 유방암 정밀 진단을 위한 양전자방출단층촬영(PET)용 방사성의약품 실용화를 추진하고, 치료용 방사성의약품도 함께 개발해 기존 항암제와 다른 치료기전을 갖는 치료제의 임상 적용을 계획 중이다. 

연구팀은 "이번 연구결과를 통해 HER2가 발현된 유방암에 대해 양전자방출단층촬영(PET) 영상을 이용한 맞춤형 정밀의료 기술의 실현으로 전이 등 난치성 유방암 환자의 생존율 향상에 기여하고자 한다."고 말했다.

강주현 · 김광일 · 우상근 박사 연구팀의 연구성과는 핵의학 분야 미국 핵의학회 공식 학술지(Journal of Nuclear Medicine) 온라인판에 2018년 5월 18일 자로 게재됐다.