원자로에서 생산되는 방사성 동위원소는 방사선을 방출하는 위험한 물질이지만, 소량을 적절히 사용하면 매우 효과적인 의약품이 된다. 이런 의약품을 방사성의약품이라 하는데, 각종 질병의 진단과 치료에 이미 널리 사용되고 있다. 특히, 암을 진단하거나 치료하기 위한 목적으로 사용된다.

진단 및 치료에 이용되는 방사성의약품

방사성 동위원소가 방출하는 방사선은 크게 알파선, 베타선, 감마선으로 나눌 수 있다. 알파선과 베타선은 세포를 파괴하는 이온화 능력이 우수하지만, 투과성은 매우 낮아 체내로 들어갈 경우 외부에서 관찰하기 쉽지 않다. 이와 반대로 감마선은 투과성이 매우 좋아 외부에서도 감지기를 이용해 관찰이 가능하다. 이러한 특성으로 인하여 알파선과 베타선을 방출하는 방사성 동위원소는 암세포를 파괴하는 치료제로, 감마선을 방출하는 방사성 동위원소는 암세포를 찾아내는 진단제로 사용된다.

방사성의약품은 사용되는 방사성 동위원소의 특성에 따라 진단용과 치료용 방사성의약품으로 구분된다. 현재 진단용으로 사용되는 방사성 동위원소는 불소-18와 테크네튬-99m 등이 있다. 체외에서 감지할 수 있는 감마선을 많이 방출하고, 반감기가 짧아 체내 잔류량이 적기 때문에 진단의 목적에 적합하다.

진단용 방사성의약품은 생체 내에서 암을 찾아내는 역할을 한다. 인체 내에 주입된 방사성의약품은 특정 장기나 암에 일정한 형태로 분포하기 때문에, 분포된 방사선을 체외에서 측정함으로써 체내에 있는 질병을 진단할 수 있다. 치료용으로 사용되는 방사성 동위원소는 옥소-131, 이트륨-90, 루테튬-177 등이다. 이들은 높은 에너지의 방사선을 방출하고, 진단용 방사성 동위원소에 비해 반감기가 길기 때문에 암세포를 파괴하는 데 적합하다.

치료용 방사성의약품은 강력한 방사선으로 암세포를 파괴한다. 알파선과 베타선의 강력한 방사성에너지는 암세포와 인접한 세포의 DNA뿐만 아니라 세포막까지 파괴할 수 있다. 알파선은 파괴력이 너무 강력해 정상 세포에 독성을 미칠 수 있기 때문에, 현재 사용되고 있는 치료용 방사성의약품은 대부분 베타선을 이용한다.

최근에는 진단과 치료가 동시에 가능한 방사성의약품의 개발이 활발하다. 베타선과 감마선을 동시에 방출하는 방사성 동위원소를 사용함으로써 영상진단과 암 치료를 동시에 가능하게 하는 것이다. 이러한 기술을 ‘약품 치료(drug therapy)’와 ‘진단(diagnostics)’을 융합한 단어로 ‘세라노스틱스(theranostics)’라고 한다.

암의 발생이 급격하게 증가함에 따라, 2014년 현재 4명 중 1명이 암으로 사망하고 있다. 따라서 암을 조기에 진단하고, 효과적으로 치료할 수 있는 세라노스틱스와 같은 새로운 치료기술의 개발이 절실하다. 한국원자력연구원에서는 이러한 신개념의 치료기술에 필수적인 방사성 동위원소의 생산기술을 개발해나갈 것이며, 이를 기반으로 제2, 제3의 방사성신약을 개발해냄으로써 국민 삶의 질 향상에 기여할 것이다.