세브란스병원 연구진, 최신 방사선치료의 정상조직 보호 원리 규명

조직 내 철분 농도 높을수록 FLASH 치료의 정상조직 보호 정도 떨어져

(세브란스병원)

최신 방사선 치료법인 ‘플래시(FLASH) 치료’가 암세포가 아닌 정상조직을 어떻게 보호하는지 원리가 밝혀졌다.

28일 세브란스병원 연세암병원에 따르면 이익재 방사선종양학과 교수, 남길영‧김지영 연구원 연구팀은 문이정 옥스퍼드대학교 종양학과 교수, 정영태 대구경북과학기술원 교수와의 연구를 통해 조직이 갖고있는 철분 농도가 높을수록 FLASH 치료를 받았을 때 정상조직 파괴 정도가 높은 것을 확인했다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘세포 사멸과 질병(Cell Death and Disease, IF 9.8)’에 실렸다.

표준 암 치료법으로 자리잡은 방사선치료는 종양을 공격하는 동시에 정상조직에 손상을 일으킨다는 부작용이 있다. 이러한 부작용을 줄인 차세대 기술이 탄소 이온을 활용한 중입자치료와 짧은 시간 동안 초고선량 방사선을 조사하는 FLASH 치료 등이다.

FLASH 치료는 기존 치료와 같은 방사선을 쓰면서 환자에게 전달하는 속도를 높여 환자에게 주는 선량을 높인 치료다. 수 분에 걸쳐 조사했던 전과 다르게 1초 이내로 끝난다. 이때 정상조직의 보호 효과를 관찰할 수 있지만 그 이유는 명확히 밝혀지지 않았다.

▲고철분 다이어트 동물의 장내(아래)에서 보통 다이어트 동물(위)보다 철이 많이 축적됐다. (세브란스병원)

연구팀은 마우스 정상조직과 종양에 FLASH 치료와 기존 X선 방사선치료를 각각 실시해 그 차이를 분석했다. 그 결과 두 방사선 모두 종양에서는 ‘철 의존적 세포사멸’을 야기했다. 철 의존적 세포사멸이란 방사선이 유발한 활성산소가 철과 만나 지질과산화를 생성해 세포막을 산화시켜 종양을 죽이는 방식이다.

정상조직에서는 차이가 나타났다. 기존 방사선치료는 정상조직에서 종양과 마찬가지로 철 의존적 세포사멸을 일으켰지만, FLASH 치료는 철 의존적 세포사멸을 발생시키지 않았다.

연구팀은 철이 FLASH 치료가 정상조직 보호에 미치는 핵심 요인인지를 밝히기 위해 마우스에 고철분 식이를 적용했다. 철분을 많이 섭취한 마우스의 정상조직은 FLASH 치료 후 지질과산화가 급격히 증가해 보호 효과가 사라지고 손상이 발생했다.

이익재 교수는 “이번 연구는 FLASH 치료의 정상조직 보호 효과가 조직 내 철분 농도라는 생물학적 요인에 의해 좌우된다는 사실을 처음으로 제시했다는 점에서 큰 의미가 있다”라며 “환자 맞춤형 방사선치료 전략을 수립하는 과정에서 조직별 철분 대사를 고려해야 한다는 중요한 임상적 시사점을 마련했다”고 말했다.