원자력의학원(원장 심윤상) 사이클로트론응용연구실 채종서 박사팀은 과학기술부가 지원하는 RT(방사선이용기술, Radiation Technology) 사업의 일환으로 2004년부터 꿈의 암 치료기라고 불리는 중입자 가속기 개발을 추진하기로 결정했다.

중입자 가속기는 현재 일본의 방사선의학총합연구소와 독일의 중이온연구소에 설치되어 암환자를 치료하고 있는 최첨단 암치료 장치이며, 주요 선진국들은 중입자 가속기 건설을 추진하고 있다.

채종서 박사팀은 13MeV 사이클로트론 가속기 개발 경험을 살려 중입자 가속기 개발사업을 추진할 계획이며, 앞으로 개발될 중입자 가속기는 초전도체를 이용한 원형 가속기가 될 것이라고 밝혔다.

방사선을 이용한 의료기술 개발의 역사는 100년 전 엑스선이 발견되어 질병의 진단 및 치료에 이용되기 시작한 이후 감마선이나 전자선을 이용한 방사선 치료는 의료분야에 있어서 중요한 역할을 담당해 왔다.

그러나 방사선 치료는 암 조직은 물론 주위의 정상조직까지 손상시킬 수 있어 부작용을 최소화하는 것이 무엇보다 중요한 문제로 대두됐다.

이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 형태의 방사선을 이용한 치료 연구가 활발히 진행되어 Bragg Peak라는 특성을 가지고 있는 중입자를 이용한 치료방법이 정상 조직의 손상을 최소화하는 치료법으로 널리 알려지기 시작했다.

중입자는 조직을 구성하고 있는 물질의 원자로부터 전자를 떼어내 원자핵과 충돌을 되풀이하면서 에너지를 잃고, 에너지를 완전히 잃어버리는 지점에서 정지하여 나머지 에너지를 모두 방출, 예리한 피크상의 선량 분포(Bragg peak)가 형성되기 때문에 병소에만 방사선을 집중시켜 다른 정상조직의 손상을 최소화시킬 수 있다.

또한 전리밀도(100keV/um)가 높기 때문에 암세포 증식 억제 효과가 강하고 저산소의 암세포 치료효과도 높다는 생물학적 특성을 가지고 있다.

따라서 중입자 치료는 심부 내의 악성종양인 폐암이나 간암, 두경부암, 뇌암 등에 경이적인 치료율을 보이고 있다. 중입자는 방사선의 집중도가 높기 때문에 암의 치사효과는 강하고, 조사범위는 좁은 것이 특징이다.

특히 높은 정밀도의 선량분포 및 생물학적 효과 때문에 암 치료 시 90%이상의 완치율을 보여 기존의 방사선 치료효과 보다 매우 우수한 것으로 입증되었다.

중입자 치료는 맞춤 치료법으로써 암의 특성에 맞게 입자를 선정하고 세분화하여 치료할 수 있고, 암 부위의 깊이에 따라 입자의 가속에너지를 변화시켜 치료할 수 있으며, 암 세포가 분포된 복잡한 조직의 모양에 따라 입자흡수기(Multi-leaf collimator)를 제작하여 다른 정상조직에는 방사선의 부작용을 최소화할 수 있는 장점을 가지고 있다.

중입자 치료는 가속된 중입자가 높은 전리를 일으켜 암세포의 DNA를 직접 절단하는 방법이다.

기존의 X선이나 감마선은 DNA 합성기에는 감수성이 낮고 분열기에는 높지만 중입자는 세포내의 DNA에 직접적으로 손상을 주기 때문에 모든 암세포 주기에 치사 효과가 높은 것이 특징이다.

국내에 고에너지 중입자 가속기가 설치될 경우 암환자 치료와 같은 의료분야는 물론 첨단 과학 및 산업분야의 기초 및 응용연구 개발 수요에 대응하는 인프라로 활용될 것으로 기대하고 있다.

또한 신기술 개발의 주요 수단으로 활용되어 국내 핵과학 및 원자력 의료산업과 기간산업용 장비의 국산화를 달성할 수 있어 21세기형 미래산업인 BT, NT, IT, ST 등의 분야에 파급효과 뿐 아니라 차세대 중입자 가속기 개발기술의 선점으로 선진국과 대등한 수준의 기술경쟁력을 확보할 수 있고, 핵과학 기술을 의료분야에 활용함으로써 국민의 복리 증진에도 기여할 수 있을 것으로 전망된다.



의약뉴스 이현정 기자(snicky@newsmp.com)