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빛 속도로 조준 타격, 곳곳에 퍼진 암 5~10년 내 잡는다

[중앙일보] 입력 2017.09.19 01:49 수정 2017.09.19 17:47

인류 10대 난제에 도전하다 ② 암 정복 

‘세계 최고’ 일본 방사선학 연구소 NIRS를 가다 

중입자 치료는 축구장 크기의 중입자 가속기에 탄소 이온을 실어 암 조직을 직접 타격하는 기술이다. 가장 발달한 방사선 치료로 평가받는다. [사진 NIRS]

​중앙일보는 창간 52주년을 맞아 여시재·KAIST와 함께 ‘인류 10대 난제’를 선정했다. 핵융합발전과 암 극복, 뇌의 비밀, 우주 개발 등 인류가 풀어야 하고 풀기를 원하는 난제가 그것이다. 중앙일보는 ‘인류 10대 난제에 도전하다’란 보도를 통해 미래를 개척해 나가고 있는 인류의 현장을 찾고, 한국의 위기와 도전을 점검해 본다. 

축구장만 한 중입자 가속기 보유

피부 밑 25cm 암세포 콕 집어 제거

1만 명 완치 … 전립샘암 90% 생존

산재한 암 세포 모으는 기술 개발 중

한국도 중입자 치료 2020년 가동

일본 도쿄에서 차로 1시간 거리의 지바(千葉)현 이나게(稲毛)구 주택가에 자리 잡은 일본방사선의학종합연구소(NIRS). 일본 방사선 암 치료 연구의 총본산인 이 연구소 지하에서는 길이 125m에 이르는 거대한 가속기가 가동되고 있다. 중입자를 빛의 80% 속도로 끌어올려 암 조직을 타격해 종양을 제거하는 장치다. NIRS는 이 장치를 이용해 암 정복에 도전하고 있다. 일본은 세계 암 치료 연구 경쟁에서 가장 앞서 있다는 평가를 받는다. 특히 방사선의 일종인 중입자선을 이용한 치료는 ‘꿈의 암 치료법’이라고도 부른다. 현재 기준으로 암 정복에 가장 근접한 치료법이기 때문이다.

 중입자선 치료를 받은 두경부암 환자와 폐암 환자의 CT 사진.

​중입자선 치료의 원리는 간단하다. 신체를 투과한 중입자선이 특정한 곳에서 에너지를 급속하게 방출시키는 성질을 이용했다. 예를 들어 중입자선이 실어 나른 탄소 이온이 암세포에 닿는 순간 방사선 폭발을 일으킨다. 탄소 이온은 폭발할 때 암세포의 DNA도 끊어내는 성질이 있는데, 결국 이게 암세포의 전이를 막는 역할을 한다. 이 치료법을 활용하면 몸에 칼을 대는 외과 수술은 필요없다.

기존 방사선 치료에 사용되는 X선이나 감마선과 달리 정상세포에 손상을 주지 않는다는 것도 이 치료법의 장점이다. X선 등은 피부에 가장 강력하게 쏘이게 되며, 체내로 들어갈수록 살상능력이 현저하게 줄어든다. NIRS 원장을 역임한 쓰지이 히로히코 입자선 암클리닉센터 원장은 “중입자선 치료는 정확히 종양만을 제거하기 때문에 치료 효과가 뛰어나고 신체 부담이 적으며 치료 시간도 짧다”며 “현재로선 세계 최고의 암 치료법”이라고 말했다.

​NIRS가 현재까지 중입자선으로 치료한 환자 수는 9766명(2016년 2월 말 기준)에 달한다. 국내 국립암센터가 양성자로 치료한 환자 수 2600명의 4배 가까이 된다. 전립샘암의 생존율은 90%, 췌장암 생존율은 60%에 달한다. 기술이 안정화 단계에 접어들었다는 뜻이다. 일본에서 중입자선 치료비는 일본인의 경우 자국 정부 지원을 받아 최고 450만 엔(약 4565만원)이지만 외국인은 1000만 엔(약 1억150만원) 안팎이다.

한국도 세브란스병원이 일본 히타치가 개발한 중입자 치료기를 들여와 2020년부터 가동한다. 이를 위해 현재 세브란스병원의 의료 인력이 이달 1일부터 2년간 NIRS에서 연수를 시작했다. NIRS에는 의료 인력만큼 많은 물리·생물학 연구진이 포진해 수술 과정에 참여하고 있다. 이 기술을 미국·중국·대만·인도네시아 등 많은 나라가 앞다퉈 도입하려고 하는 이유다.

조승룡 KAIST 원자력및양자공학과 교수는 “중입자는 체내 25㎝까지 들어와 암 조직을 직접 치료하기 때문에 정밀도가 높고 효과도 기존 방사선 치료보다 우수하다”며 “정상 세포에 영향을 주지 않으면서 암 조직만을 타격하는 정밀함이 없으면 사용할 수 없다”고 설명했다.

입자선을 처음 암 치료에 쓰기 시작한 것은 미국이다. 1961년 미국 하버드대에서 양자선 치료를 개시했다. 그러나 당시 전산·제어 기술이 뒷받침되지 못해 암세포의 정확한 위치를 파악하지 못했고, 입자선을 제대로 제어하지 못했다. 이에 비해 일본은 1980~90년대 데이터 및 전산 기술의 발전과 더불어 입자선 연구를 시작해 기술의 급진전을 이뤘다.

중입자 가속기도 극복해야 할 과제가 있다. 환자의 의지와 관계없이 움직이는 장기인 위·대장·소장암 등은 중입자 치료로 잡기가 어렵다. 마찬가지 이유로 혈액암 역시 아직은 치료하지 못한다. 정상 부위에 중입자를 쏘면 조직 파괴와 2차암 유발 등으로 이어질 수 있다. 이에 NIRS는 장기의 움직임을 패턴화해 예측하는 기술을 개발 중이다. 가마타 다다시 NIRS병원 원장은 “중입자선으로 잡기 어려운 곳에 퍼진 작은 암세포를 처리하기 위해 암세포를 한 곳에 모으는 기술도 개발하고 있다”며 “5~10년 뒤면 임상 단계에 돌입할 전망”이라고 소개했다. 이들 과제만 극복한다면 암의 완전 정복까지 일보 성큼 전진하게 된다.

◆중입자선

방사선의 일종으로, 물질 에너지를 파동과 입자의 형태로 전달하는 역할을 한다. 방사선 안에서 수소이온보다 큰 것을 중입자라고 부른다. 이 중 탄소 이온은 암 살상능력이 가장 높다.

지바(일본)=김유경 기자 neo3@joongang.co.kr

기사원문 : https://news.joins.com/article/21947865

피부암 잡는 면역 항암제, 폐·간암 억제 ‘혈관 차단막’

[중앙일보] 입력 2017.09.19 01:40 수정 2017.09.19 17:49

인류 10대 난제에 도전하다 ② 암 정복 

“환경오염과 유해 농·수·축산물이 암 발생 가능성을 키우고 있다. 예방이 첫 번째다.”(국립암센터 명승권 교수)

​국내서도 새 치료법 속속 등장

암세포 공격하는 면역체계 복원

암 재발 환자 1년반 만에 큰 효과

외과 수술과 병행해야 효과 ‘한계’

면역치료 연 1억 … 고비용도 숙제

인간이 만든 신물질이 암을 유발하는 새로운 위험으로 다가오고 있다. 인류가 암을 정복하는 속도보다도 빠르다. 국립암센터에 따르면 새로 암에 걸린 환자는 1999년 10만1025명에서 2014년 21만7057명으로 15년 새 2배 이상 불어났다. 최근 살충제 계란과 생리대 파동에서 보듯 과거에 없었던 유해 물질과 환경호르몬 등에 대한 공포는 더욱 커지고 있다. 이런 물질들은 사람의 유전자에 변이를 일으켜 암 치료가 더욱 어려울 수도 있다.

이런 가운데 최근 암세포의 증식을 차단하거나 고장난 면역력을 복원시켜 암을 무찌르는 등의 새 치료법이 속속 등장하고 있다. 암의 진압보다도 예방에 초점을 맞춘 도전이다.

​최근 국내외에서 가장 주목 받는 치료법 중 하나는 표적 항암 치료의 일종인 면역치료다. 환자의 면역체제를 복원해 암을 몸 밖으로 쫓아낸다. 암세포는 환자의 원래 몸과는 다른 불순 세포지만 인간의 면역체계는 이를 신체의 일부로 인식하고 반응하지 않는다. 면역치료는 피부암의 일종인 흑색종과 갑상샘암·췌장암·간암·위장암 등에 높은 효과를 발휘하고 있다.

서울아산병원은 지난해부터 새로운 면역 항암제인 ‘니볼루맙’의 임상 연구에 돌입했다. 수술이 어렵거나 전이성이 높은 악성 흑색종을 치료하는 표적 치료제다. 지난해 1월부터 이 약물의 임상 연구에 참여한 60대 신동호씨의 경우 치료 1년반 만에 암 조직이 거의 소멸했을 정도로 높은 효능을 보이고 있다.

서울아산병원 종양내과 박숙련 교수는 “면역항암제는 독성 항암제의 실패 경험 끝에 나온 치료제”라며 “암이 무너뜨린 신체의 면역체계를 회복시켜 암세포를 찾아서 억제하거나 죽이는 효과를 봤다”고 말했다.

종양 주변에 혈관을 만들고 림프관을 연결하지 못하도록 차단해 번식을 막는 기술 개발도 한창이다. KAIST 연구팀이 ‘암 림프관과 암 혈관 동반 억제를 통한 차세대 항암 원천기술 개발’에 나선 것을 비롯해 민간 병원에서도 연구개발이 한창이다. 혈관치료는 폐와 간·내장에 퍼진 전이성 암을 치료하는 데 효과를 발휘하고 있다.

다만 이런 치료법들은 단독으로 활용되기 어렵다는 점은 극복해야 할 과제다. 큰 암 조직을 제거하는 외과 수술이나 방사선 치료와 병행해야 효과를 얻을 수 있다. 면역치료를 병용한 임상 건수가 2015년 215건에서 올해 765건(5월 말 기준)으로 3배 이상 증가한 점도 이런 이유 때문이다. 비용 역시 문제다. 면역치료를 받을 경우 1년에 1억원이 넘게 필요하다. 

김열홍 대한암학회 이사장은 “신기술이 속속 나오고 있지만 각각의 치료법이 홀로서기 어렵고 환자들마다 개인차가 있어 앞으로는 혼합된 형태의 개인 맞춤형 암 치료법이 등장할 것”이라고 전망했다.

일본에서 성과를 보고 있는 중입자 치료도 도입을 기다리고 있다. 부산시 기장군이 ‘동남권 방사선 의·과학 일반산업단지’ 조성 사업의 일환으로 중입자 가속기 도입을 추진해 왔다. 그러나 정부 예산을 따내기 위한 일부 기술의 독자 개발 문제와 가속기 설치를 둘러싼 주민들의 반발, 지자체 간 갈등 등에 표류 중이다.

조승룡 KAIST 교수는 “중입자 치료기 도입은 암 극복을 위해 좋은 방향”이라며 “다만 독자 개발은 예산 편성 문제 등으로 진행이 잘 안 됐다. 현재는 가속기를 턴키로 사오고, 어느 병원이 운영권을 가져갈지를 두고 경쟁하고 있다”고 설명했다.

김유경 기자

기사원문 : https://news.joins.com/article/21947857