- 원자력연, Ga-68 발생기 원료 생산기술과 핵심 소재 기술 모두 확보 -

- 방사성의약품 자급을 목표로 하는 과기정통부 국가연구개발사업 성과 -

□ 과학기술정보통신부(부총리 겸 과기정통부 장관 배경훈, 이하 ‘과기정통부’)와 한국원자력연구원(원장 주한규, 이하 ‘원자력연’)은 원자력연 첨단방사선연구소(소장 정병엽)가 과기정통부 지원을 통해 갈륨-68 발생기* 핵심 요소기술을 모두 확보하여 난치암 진단용 방사성의약품 국산화의 가능성을 열었다고 밝혔다.

 * 방사성동위원소 저마늄-68(반감기 271일)을 금속산화물에 흡착시킨 뒤, 붕괴 과정에서 발생하는 갈륨-68(반감기 68분)만을 선택적으로 용출해 방사성의약품 제조에 사용

사진1. 갈륨-68 발생기용 키토산-타이타늄 핵심소재

설명 : 갈륨-68 발생기 핵심소재의 원형구조와 표면을 보여주는 주사전자현미경(SEM) 이미지 

□ 방사성동위원소인 갈륨-68은 붕괴하면서 양전자를 방출하여 전립선암, 신경내분비암 등 난치암 진단을 위한 양전자단층촬영(PET)에 사용된다. 갈륨-68은 반감기가 짧아(68분) 그 자체로는 보관이 어려워, 환자 치료에 사용하기 위해서는 갈륨-68 발생기의 안정적인 공급이 필수적이다. 그러나 그동안 국내에서는 핵심기술 확보가 어려워 전량 수입 제품에 의존해 왔다.

 사진2. 갈륨-68 발생기용 핵심소재 설치 

설명 : 병원에 갈륨-68 발생기의 핵심 소재 컬럼을 설치하여 비임상 평가를 위한 시스템 구성을 완료한 모습

□ 갈륨-68 발생기의 핵심 요소기술은 ▲원료물질인 저마늄-68 생산기술과 ▲저마늄-68은 잘 흡착하고 갈륨-68은 분리·용출하는 흡착 소재 기술이다. 첨단방사선연구소는 과기정통부 지원사업*을 통해 30MeV 사이클로트론 기반 저마늄-68 생산기술을 이미 확보한 데 이어, 이번에 흡착 소재 개발에 성공하며 갈륨-68 발생기 요소기술을 모두 갖추게 되었다.

* 방사성동위원소 산업육성 및 고도화 기술 지원사업(’21~’26년, 총 269억원)

사진3. 갈륨-68 발생기용 소재 성능

설명 : 갈륨-68 발생기의 품질기준 용출 효율 70% 이상과 원료물질 누수율 0.001% 이하를 만족하는 성능지표를 나타낸 그림

□ 연구진(첨단방사선연구소 사이클로트론응용연구실 박정훈 실장)은 천연 물질인 키토산과 금속산화물 타이타늄 전구체를 혼합해 마이크로 크기의 입자를 제조하고, 열처리하여 입자 간 결합력이 향상된 새로운 흡착 소재를 개발했다. 평가 결과, 개발된 소재의 갈륨-68 용출 효율은 약 70%로 세계시장을 선도하는 제품과 유사한 수준을 보였으며, 한 번의 용출로 환자 6명분의 방사성의약품을 안정적으로 생산할 수 있는 것으로 나타났다. 특히 이번에 개발된 소재는 외국산에 비해 2배 긴, 약 1년간 사용이 가능한 내구성을 확보해 의료 현장의 운영 효율성을 크게 높일 수 있을 것으로 기대된다.

 사진4. 전립선암 음성 대조군과 양성 실험군이 심어진 쥐에 주입한 갈륨-68 PSMA-11 체내영상 

※ PSMA, prostate specific membrane antigen (전립선특이막항원)

설명 : 전립선암 음성 대조군과 달리, 우측 허벅지의 양성 실험군의 종양 부위에만 갈륨-68 방사성의약품이 선택적으로 집적되며 갈륨-68 발생기의 유효성을 성공적으로 검증

□ 또한 연구진은 이번에 개발된 소재로 용출한 갈륨-68을 이용해 분당서울대병원 핵의학과와 공동으로 전립선암 진단용 방사성의약품의 비임상 실험을 수행하여, 종양 영상 확보를 통해 갈륨-68 발생기 핵심 소재의 유효성을 성공적으로 검증했다. 해당 기술은 국내·외 특허등록을 완료했으며, 향후 방사성의약품을 개발하는 국내 기업에 기술이전이 추진될 예정이다.

□ 이번 성과는 난치암 진단에 뛰어난 성능을 보이는 갈륨-68 방사성의약품의 국산화 기반을 마련했다는 점에서 국민 건강권 보장에 크게 기여할 것으로 평가된다. 아울러 방사성의약품 기술의 해외의존도를 낮추고, 국내 원자력·의료 융합기술의 경쟁력을 강화하는 계기가 될 것으로 기대된다.

□ 박정훈 실장은 “이번 핵심소재 개발을 통해 사이클로트론 기반 갈륨-68 발생기 개발에 필요한 모든 요소기술을 확보했다”며, “향후 사이클로트론에 AI를 적용한 자율 운전 및 제조 시스템을 고도화하여 원료물질인 저마늄-68을 대량생산 하면 국내 수요를 안정적으로 충족할 수 있다”고 전했다.

□ 과기정통부는 앞으로도 희귀·난치암 진단·치료에 필수적인 방사성의약품의 국산화를 목표로, 올해로 종료되는 ‘방사성동위원소 산업육성 및 고도화 기술 지원사업’의 성과를 이어받을 후속 사업 기획을 통해 방사성의약품 핵심기술 연구개발과 산업 연계를 지속적으로 지원해 나갈 계획이다.

□ 과기정통부 오대현 미래전략기술정책관은 “이번 성과는 방사성동위원소의 생산부터 방사성의약품 개발, 희귀·난치암 환자 진단·치료까지 전주기를 국내 기술로 할 수 있음을 보여준 사례”라며, “희귀·난치암 환자가 국내에서 안정적으로 진료를 받고, 관련 기술이 산업으로 이어져 글로벌 시장에서도 경쟁력을 갖출 수 있도록 지속적으로 지원하겠다”고 밝혔다.