Photothermal Therapy(PTT): 빛으로 암을 태운다!

안녕하세요. 약제학(나노 DDS) 박사과정 연구원이자 약사, 똑붕약사예요.

이 내용은 암 치료의 새로운 패러다임인 광열치료! (Photo-Thermal Therapy, PTT) 빛을 열로 전환시켜, 암세포에 국소적인 열을 가해 죽이는 치료법이다. 수술로 암 세포 제거, 항암제, 방사선 처럼 전통적인 치료가 갖는 한계를 극복하고자 PTT는 나노기술과 만나면서 더 정밀하고 효과적인 항암 전략으로 진화하고 있다. PTT 특정 파장의 빛( 주로 근적외선, NIR)을 이용하여,

광열변환물질이 해당 빛을 흡수하고 이를 열 에너지로 전환하여 주변 온도를 상승시키는 방식으로 암세포를 선택적으로 괴사시키는 치료법이다. 작동 메커니즘 광열 물질을 종양 조직에 투여한다. 외부에서 *근적외선(NIR; 650~900nm)*을 조사 광열물질이 빛을 열로 전환한다 주변 조직 온도 상승하여 암세포를 사멸시킨다 (42~50℃ 이상) ==이는 암세포는 고온에 더 민감해, 정상세포보다 낮은 온도에서 쉽게 죽기 때문에,

PTT는 표적 암세포만 선택적으로 제거하는데 유리하다. PTT의 장점 고정밀 치료 _ 빛을 원하는 부위에만 쏘기 때문에 정상조직 손상 최소화 저항성 극복_ 항암제 내성 세포도 물리적 열 스트레소 제거 가능 반복 치료 가능_ 약물 내성 걱정 없이 반복적 열 조사 가능 다중 치료 병용_ 약물, PDT(광역학치료), 면역치료 등과 복합 치료에 최적화 복합치료로 어떻게 활용될까?? 광열치료 + 화학요법 = 열에 의해 약물 방출을 높이고, 암세포 민감도 상승 시킨다.

광열치료 + 면역치료 = 열로 면역원성 세포사멸( ICD ) 유도하여 T세포를 자극한다. 광열치료 + 광역학치료(PDT) = 이중 광치료 시너지, 산소 부족 극복한다. 광열치료 + 광역학치료에서, PDT에 대한 자세한 설명은 다른 글에서 더 상세히 다뤄야겠다. 단순히 설명을 해보자면, PDT는 빛과 산소를 이용해 활성산소(ROS)를 발생시켜, 세포 내 기관 파괴를 일으켜 종양 세포를 사멸 시키는 치료법이다.

그렇지만 암 조직 환경에서의 문제점은 종양은 산소가 부족한 hypoxia 상태라는 것이다. 종양은 빠르게 성장하면서 산소공급망(혈관)이 엉망이라고 전에 글에서 설명했었는데, 그래서 산소가 부족하고, PDT의 핵심인 ROS 생성이 안되는 상황이 종종 생긴다. PTT는 1)혈관확장으로 혈류량 증가시켜, 주변 조직으로 부터 산소를 끌여들임 2) 종양세포막을 유연하게 만들어, 세포막 투과성을 증가시킴

따라서 PTT+PDT로 PDT의 어려움(산소부족)을 극복하여 치료효과 시너지를 낸다! Hou, Y. jing, Yang, X. xin, Liu, R. qi, Zhao, D., Guo, C. xu, Zhu, A. chao, … Meng, H. xue. (2020). Pathological Mechanism of Photodynamic Therapy and Photothermal Therapy Based on Nanoparticles. International Journal of Nanomedicine, 15, 6827–6838. https://doi.org/10.2147/IJN.S269321

PTT와 나노입자의 만남 종양에 선택적으로 축적되고, 빛에 강하게 반응하며, 생체 안정성도 높은 물질들이 PTT연구에서 활발히 사용되고 있다. 대표적인 PTT용 나노소재로는 1) 금 나노막대 (Gold nanorods): 튜닝 가능한 흡수파장, 생체 적합성 우수 2) Prussian Blue 나노입자: FDA 승인, 높은 광열 변환 효율 3) 탄소 기반 나노소재(CNT, Graphene Oxide): 우수한 열전도성

4) 이산화티타늄 도핑 나노소재: 광촉매 + 광열시너지 PTT효과를 내는 나노입자를 활용함으로써 실제 연구에서 PTT의 응용이 되고 있다. 암세포 선택적 표적화/종양 내 축적/온도 반응형 약물 방출/면역치료와 병용 등 으로 응용되고 있다. 그럼 오늘은 PTT에 대한 공부 끝.

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