형광조영제 소량 사용으로 부작용 최소화... 탐색 정확성 높여 폐암 최소 절제 기여 실마리
형광조영제 ICG 처리 후 1시간부터 24시간까지 경과를 분석한 결과, 형광조영제를 흡입하는 방식(노란색 그래프)이 정맥주입 방법(청록색 그래프)에 비해 폐암 경계면 탐색 효율이 현저하게 높았다.
제공 : 고려대학교 김현구 교수, 카이스트 박지호 교수
흡입된 형광조영제 ICG는 흡입 후 정상 폐포에 위치한 대식세포에 분포되지만, 폐암 부위에서는 암세포에 의해 폐포 구조가 파괴돼 ICG의 분포가 현저하게 줄어들었다. 때문에 형광신호가 폐암을 제외한 정상조직에 분포되는 negative image 특징을 이용해 수술 중 폐암 환자의 폐암 경계면을 쉽게 탐색할 수 있다.
제공 : 고려대학교 김현구 교수, 카이스트 박지호 교수
간기능 검사나 혈관조영술에 쓰이는 형광물질을 정상 폐조직에서 폐암 부위를 구분하는 데 사용할 수 있는 실마리가 나왔다.
한국연구재단(이사장 노정혜)은 김현구 교수(고려대학교 구로병원)와 박지호 교수(KAIST 바이오및뇌공학과) 연구팀이 폐암 병변을 정확하게 탐색해 수술 시 절제 범위를 최소화할 수 있는 형광조영제 흡입을 통한 폐암 탐색 기법을 개발했다고 밝혔다.
형광조영제, 인도시아닌 그린을 정맥주입할 경우 암 조직에 축적되는 경향이 보고되면서 이를 토대로 한 폐암 탐색 기법이 개발된 바 있지만 형광조영제를 과량 사용해야 하고 몸 전체에 분포되기에 전신적인 부작용 우려가 있을 수 있다. 또한 암 조직에 축적되기까지 하루 가량을 기다려야 하는 불편함도 있었다.
이에 연구팀은 인도시아닌 그린을 혈관을 통해 투여하는 대신 흡입하는 방식으로 보다 효율적으로 폐에 도달하도록 하는 한편, 폐포 구조가 파괴된 폐암에는 인도시아닌 그린이 도달되지 않는 반면 정상폐포에만 인도시아닌 그린이 도달되는 것을 확인했다.
마치 야간 비행 시 지상에서 볼 수 있는 도심과 임야의 경계처럼 형광을 띠는 정상부위와 달리 어두운 폐암 조직의 경계면을 뚜렷이 확인할 수 있는 셈이다.
실제 연구팀은 생쥐와 토끼에 흡입기를 통해 인도시아닌 그린을 흡입토록 한 결과 정맥투여 시 보다 2배(정상 폐와 폐암에서의 형광 강도 차이) 더 정확하게 경계면을 확인할 수 있었다.
동물모델뿐만 아니라 사람의 폐암 조직의 경계면을 형광 현미경으로 관찰함으로써 흡입 방식의 탐색 효율을 확인했다.
흡입 방식으로 변경하면 폐에 대한 선택성을 높여 인도시아닌 그린의 사용량을 20배 가량 줄일 수 있는데다 다른 장기에의 영향을 최소화할 수 있다는 설명이다. 혈관을 타고 전신으로 이동하는 것이 아니라 상대적으로 폐에 집중해 이동하기 때문이다.
또, 흡입 후 10분이 경과한 후부터 폐암병변을 확인(24시간까지)할 수 있다는 것도 수술 편의성을 높일 수 있는 장점이 될 수 있다.
폐암 경계면을 보다 정밀하게 탐색할 수 있는 실마리가 될 수 있어 실제 폐암 절제수술 적용 시 정상조직 절제를 최소화함으로써 합병증을 줄이는 데 도움이 될 것으로 기대된다.
다만 실제 임상적용을 위해서는 인도시아닌 그린을 흡입한 경우의 독성에 관한 후속연구가 필요한 만큼 연구진은 관련된 추가 연구를 진행할 계획이다.
교육부와 한국연구재단이 추진하는 기본연구지원사업으로 수행된 이번 연구 성과는 미국의사협회가 발행하는 외과분야 국제 학술지 JAMA Surgery에 6월 24일 논문명 ‘Evaluation of Intraoperative Near-Infrared Fluorescence Visualization of the Lung Tumor Margin With Indocyanine Green Inhalation’, 김현구 교수(교신저자/고려대학교), 박지호 교수(교신저자/카이스트), 전옥화 박사(제1저자/고려대학교) 등으로 게재됐다.