- 차세대 암치료용 방사성동위원소 구리-67 국내 최초 생산성공 -
- 하나로, 사이클로트론서 핵심 의료용 방사성동위원소 9종 직접 생산공급 -

방사선은 두렵고 낯설다. 하지만 방사성의약품은 방사선으로 암이나 희귀 질환을 효과적으로 치료할 수 있어 아픈 이들에게는 소중한 빛과 같다. 베타선을 방출해 암 세포를 죽이는 치료용 방사성동위원소 구리-67(이하 Cu-67)도 드디어 국내 생산을 시작했다.

한국원자력연구원(원장 박원석)은 입자 가속기인 RFT-30 사이클로트론을 활용해 국내 최초로 Cu-67을 생산하는데 성공, 하반기부터 의료기관에 공급할 예정이라고 2일 밝혔다.

연구원 박정훈․허민구 박사팀은 먼저 표적 플레이트와 도금장치를 자체 개발해 Cu-67을 만들 수 있는 도금표적을 제작했다. 도금표적에 사이클로트론의 양성자 빔을 조사해 방사성동위원소 Cu-67을 만들어낸 후 자체 개발한 도금표적 분리장치를 이용해 1차 분리하고, 이온교환수지 크로마토그래피법※으로 고순도의 Cu-67을 최종적으로 분리해내는데 성공했다. 
※ 이온교환수지 크로마토그래피법 : 양이온 및 음이온을 선택적으로 흡착할 수 있는 특수 분리소재를 사용해 원하는 방사성동위원소를 분리·추출하는 기술

Cu-67은 진단용 감마선과 치료용 베타선을 모두 방출하는 방사성동위원소로, 진단과 치료를 동시에 할 수 있는 테라노스틱스※ 특성을 가지고 있다. 
※ 테라노스틱스(theranostics) : 질병을 진단하는 동시에 치료를 수행하는 신개념 진단·치기술로 치료(therapy)와 진단(diagnostics)의 합성어

특히 방출되는 베타선의 평균에너지가 141keV(킬로전자볼트)로, 투과력이 작아 수 밀리미터 크기의 암 세포도 통과하지 않고 세포조직 내부에 머무르며 파괴할 수 있다. 치료 효과가 탁월한데다 기존 의료용 동위원소에 비해 반감기가 짧아(약 2.5일) 체내 피폭이 상대적으로 적어 의학계에서도 차세대 치료용 동위원소로 주목하고 있다. 

이에 최근 선진국에서는 Cu-67을 표지한 항체나 펩타이드를 이용해 림프종, 대장암, 방광암 등을 치료할 수 있는 치료제에 대한 임상실험을 활발히 진행 중이다.

Cu-67은 이런 우수성에도 불구하고, 생산공정이 몹시 까다롭고 비용이 많이 들어 국내에서는 지금껏 생산하지 못했다. 원자력연구원은 이번에 자체 기술로 Cu-67을 생산하는데 성공했을 뿐 아니라 생산한 동위원소의 암세포 사멸효과도 입증했다. 

연구원은 현재 한번에 수십 mCi(밀리퀴리)를 생산할 수 있는 기술을 확보했으며, 이는 약 3개 연구기관에 동시 공급 가능한 수준이다. 사전 수요조사를 통해 서울대병원, 전남대병원, 경북대학교 등 10여개 연구기관이 사용을 희망하고 있어, 올해 하반기부터 본격적으로 공급할 예정이다.

원자력연구원은 이번에 생산 성공한 Cu-67 외에도 연구용원자로 하나로와 입자가속기 사이클로트론 등을 이용해 의료용 방사성동위원소와 방사성의약품을 꾸준히 개발하고 있다. 생산기술을 확보하는 대로 민간기업에 적극 이전해 의약품이 안정적으로 국민에게 공급될 수 있도록 돕고 있다. 민간기업 등에서 생산하기 힘든 의료용 방사성동위원소와 방사성의약품은 직접 생산한다.  

현재 가동 정지 중인 하나로에서는 방사성동위원소 몰리브덴-99, 요오드-131, 이리듐-192, 홀뮴-166 등을 생산해왔으며, 특히 갑상선암 치료로 익숙한 요오드-131은 국내 수요의 70%를 담당해왔다. 또 신경모세포종 등 희귀 소아암을 치료하는 요오드-131 mlBG을 국내에서 유일하게 생산, 공급한다. 정읍 첨단방사선연구소의 사이클로트론에서도 전 세계적으로 주목받고 있는 면역진단용 지르코늄-89를 국내에 공급하고 있고, 특히 종양 진단용 스칸듐-44, 암 진단용 원료물질 게르마늄-68을 유일하게 생산하고 있다. 이번 연구성과로 차세대 치료용 방사성동위원소인 Cu-67을 생산목록에 추가하게 됐다.

    ※ 한국원자력연구원 의료용 방사성동위원소 생산현황

대한핵의학회 이경한 회장(삼성서울병원)은 “이번 Cu-67의 순수 국내 기술에 의한 생산 성공 및 공급은 한 개의 의약품으로 진단과 치료를 모두 할 수 있는 진정한 테라노스틱스 시대를 시작하는 계기가 될 것이며, Cu-67을 이용한 새로운 치료용 방사성의약품의 개발과 공급을 통해 국내 핵의학 발전에 기여하기를 희망한다.”고 평가했다.

연구원 첨단방사선연구소 위명환 소장은 “이번 생산시스템 구축으로  우리나라 의학계가 차세대 암치료기술을 선점하는데 기여할 것으로 기대한다”며, “향후 수백 mCi 생산수준으로 생산능력을 강화하여 Cu-67의 저변확대 및 아시아권 수출을 위해 더욱 노력할 것”이라고 말했다.  끝.

< 원자력연구원은 사이클로트론을 이용해 암 치료용 동위원소 Cu-67을 국내 최초로 생산했다 >

   ‣ Cu-67을 배양된 폐암세포(A549)에 투여 한 후, 사진(B)과 같이 8시간이 경과 후에는 20%의 폐암세포가 사멸이 되었고, 24시간 경과 후에는 폐암세포의 80%가 사멸하는 효과(사진C)를 보였음
   ‣ 암세포 내로 들어갈 수 있는 항체, 펩타이드, 유기저분자 등의 의료소재에 Cu-67을 도입하면 선택적으로 암세포를 사멸할 수 있는 방사성의약품개발이 가능, 항암치료제와 병행하면 암치료에 시너지 효과를 기대할 수 있음

< 원자력연구원이 자체 개발한 Cu-67 생산 표적 및 분리장치 >
도금표적 및 타겟트리 / 생산용 표적도금장치 / 생산용 도금표적 분리장치

   ‣ 한국원자력연구원은 암 치료용 방사성동위원소 Cu-67의 생산을 위해 도금표적, 표적도금장치, 분리장치 등 다양한 장치를 자체개발을 하였음