나노봇이 방광암 치료의 핵심이 될 수 있다

A new study explores the use of nanobots to distribute tumor-killing medications more efficiently to patients. The researchers employed tiny self-propelled machines that could penetrate deeper into bladder cancer tumors when compared to current methods. The results could have a resounding effect on treatment moving forward. Here’s everything you need to know.

방광암

방광암은 전 세계에서 주요 사망 원인 중 하나입니다. 미국 암 학회가 발표한 최근 연구에 따르면 2023년 한 해에만 약 82,000명이 방광암 진단을 받을 것으로 예상됩니다. 진단받은 사람 중 약 16,500명은 이 고통을 견디지 못하고 사망합니다. 따라서 향후 몇 년간 방광암에 영향을 받을 사람 수를 줄이기 위한 노력이 크게 이루어지고 있는 것이 이해됩니다.

방광암의 주요 원인으로는 흡연, 직업 현장에서의 발암 물질 노출, 식이 요인, 유전, 디젤 배기 가스 노출, 방사선 치료 등이 있습니다. 특히 확인된 방광암 종양의 약 75%가 비근육 침습성으로, 암이 세포의 내부 층에만 존재한다는 점이 특징입니다.

현재 치료

현재 방광암 치료 방법은 효과적이며 위험하지 않습니다. 그러나 개선의 여지가 많이 남아 있습니다. 가장 일반적인 절차는 약물을 직접 방광에 투여하는 것입니다. 방광을 다른 장기와 달리 치료하는 문제는 방광이 지속적으로 소변을 통해 독소를 배출하도록 설계되어 있다는 점입니다.

이 소변과 침전 현상으로 인해 치료 효능이 낮아집니다. 약물은 지속적으로 체액이 교체되는 소변이 풍부한 환경에서 완전히 확산되기 어렵습니다. 또한 방광의 모든 구석에 약물을 전달하기 어려워 일부 세포층이 치료되지 못합니다.

이러한 치료되지 않은 세포는 미래에 종양으로 발전할 수 있으며, 환자는 치료 후 5년 동안 효과를 보장하기 위해 여러 차례 시술과 모니터링을 받아야 할 수 있습니다. 다행히도 연구원들은 이러한 생명을 구하는 약물을 전달하는 최적의 방법을 찾기 위해 오랜 시간을 투자해 왔으며, 이번 최신 개발은 큰 잠재력을 보여줍니다.

나노봇 연구

The study, “요소 효소 구동 나노봇을 이용한 방사성 핵종 방광암 치료,” was published in Nature Nanotechnology. In the paper, scientists discuss the use of radiolabeled mesoporous silica-based urease-powered nanobots to improve bladder cancer treatment procedures. Specifically, the engineers wanted to see how the nanoparticles penetrated the bladder walls and dispersed across the organs.

출처 – 카탈루냐 바이오엔지니어링 (IBEC) 및 CIC biomaGUNE.

나노머신

이 실험에 사용된 나노봇은 다공성 구형 형태를 가지고 있습니다. 이들은 실리카로 만들어졌으며 소변에 존재하는 단백질인 요소 효소에 노출되면 자가 추진하도록 설계되었습니다. 연구원들은 실리카 나노입자(MSNPs)가 장기 내를 이동하며 가장 깊은 구석까지 도달하는 모습을 관찰했습니다. 구체적으로, 나노봇은 장치 주변에서 비대칭적으로 분해되는 요소 효소에 의해 생성된 암모니아와 CO₂를 이용해 움직입니다.

시험

시험 단계에서는 두 마리의 실험용 쥐, vivo와 ex vivo가 사용되었습니다. 두 마리 모두 장기 깊숙이 방광암 종양을 가지고 있었습니다. 연구원들은 나노입자를 환자에게 직접 주입하여 나노입자의 기동성 및 장기 내 축적을 연구했습니다. 특히, 쥐들은 30분마다 자세를 바꾸어 장기 전체에 고르게 분산되도록 했습니다. 여기서 배운 점은 다음과 같습니다.

쥐 실험

쥐 실험은 나노입자가 달성한 침투 수준을 연구하기 위해 사용되었습니다. 이를 위해 팀은 방사성 요오드화 나노봇을 활용했습니다. 팀은 일반적으로 사용되는 아이오딘-131과 양전자 방출 단층촬영(PET) 영상을 이용해 정확히 어떤 층이 치료되었는지 확인했습니다.

광학 시스템

엔지니어들은 IRB 바르셀로나에서 개발된 새로운 형광 현미경 시스템을 만들었습니다. 이 새로운 광학 테스트 과정은 장기 전반에 걸친 침투 수준을 보여주는 3D 모델을 제공합니다. 구체적으로, 투명화된 방광을 이용한 편광 의존 산란 라이트시트 현미경 기반 라벨 프리 광학 대비 시스템을 사용해 과정을 용이하게 했습니다. 이는 간에 의해 일반적으로 굴절되는 빛을 제거하여 나노입자의 움직임을 확인하기 훨씬 쉬워졌습니다.

결과

시험 결과는 놀라웠습니다. 새로운 과정은 기존 방법에 비해 훨씬 더 나은 분산 및 침투를 달성했습니다. 구체적으로, 요소 효소 구동, 방사성 핵종을 실어 나르는 나노로봇을 단 한 번 투여했을 때 시험 대상자의 종양 크기가 90% 감소했습니다. 흥미롭게도, 팀은 나노봇이 pH 수준을 변화시켜 방광벽과 종양의 세포외벽을 분해할 수 있음을 발견했습니다.

혜택

새로운 방광암 연구가 가능하게 하는 여러 가지 혜택이 있습니다. 첫째, 향상된 확산 및 혼합 능력을 보여 치료 효율을 높입니다. 자가 추진 나노봇은 소변을 촉매로 사용해 방광에 진입하고 퍼질 수 있어 보다 효율적인 접근 방식을 제공합니다.

종양벽 관통

새로운 과정은 나노봇이 요로상피와 충돌하도록 했습니다. 과거에는 이 과정이 벽 때문에 많은 약물이 들어가지 못해 절차 효율이 떨어졌습니다. 이번 연구에서는 나노봇이 방광의 스폰지 같은 표면에 끌려 쉽게 침투함에 따라 종양 침투도가 크게 향상되었습니다.

단일 치료

전통적인 방광암 치료는 평균 6~14회의 병원 치료가 필요합니다. 많은 치료가 침습적 수술을 포함해 환자에게 큰 부담을 줍니다. 이러한 방문은 이 생명을 위협하는 질병을 치료하는 데 소요되는 총 시간을 늘립니다. 나노입자 치료 과정은 이 치료를 단 한 번의 방문으로 줄일 수 있어 의료 전문가와 환자 모두에게 필요한 시간을 크게 절약해 줍니다.

비용 절감

방광암은 세계에서 가장 비용이 많이 드는 질병 중 하나입니다. 평균적으로 환자는 이 질병을 치료하는 데 40,000달러에서 190,000달러까지 지출할 수 있습니다. 이 비용 중 60%는 반복 치료에 사용됩니다. “방광암의 경제적 측면: 혜택과 비용은 무엇인가?”라는 연구에 따르면 반복 약물 비용은 월 800달러에 이를 수 있습니다.

새로운 과정은 입원 및 치료 시간과 비용을 크게 줄입니다. 나노봇은 모든 방광 층을 더 효과적으로 치료하기 때문에 모니터링 및 추적 관찰이 덜 필요합니다. 감염된 부위를 제거함으로써 암 세포 잔류물이 다시 활성화되어 미래에 합병증이 발생하는 것을 방지합니다.

효과성

이 새로운 방법이 미래가 될 수 있는 또 다른 큰 이유는 효율성을 크게 향상시킨다는 점입니다. 의료 전문가들은 더 낮은 용량을 사용할 수 있어 환자의 부작용이 줄고 치유율이 높아집니다. 연구는 나노봇 전달 치료가 수동 약물 투여 전략보다 훨씬 더 효과적임을 입증했습니다.

연구자들

카탈루냐 바이오엔지니어링 연구소(IBEC)와 CIC Imagine이 이 연구에 참여했습니다. 프로젝트의 주요 연구자는 ICREA 연구 교수인 Samuel Sánchez, PhD이며, 논문의 공동 책임자는 CIC biomaGUNE의 Jordi Llop, PhD입니다. 또한 바르셀로나 자치대학(UAB) 연구자들도 참여했습니다.

이 연구로 혜택을 받을 수 있는 두 기업

헬스케어 분야의 많은 기업들이 이 연구 결과를 적용해 환자에게 더 효과적이고 비용이 낮은 치료를 제공할 수 있습니다. 이 기업들은 시장에서 견고한 위치를 차지하고 있으며 과거에도 새로운 전략과 방법을 자주 도입해 왔습니다. 따라서 이들은 나노봇을 미래 제품에 쉽게 통합하고 많은 혜택을 얻을 수 있습니다.

1. ImmunityBio

(IBRX )

ImmunityBio는 2014년에 시장에 진입했습니다. Dr. Patrick Soon-Shiong이 설립한 이 회사는 최첨단 암 및 감염 질환 치료와 치료법을 제공하기 위해 설립되었습니다. 이 회사는 새로운 방광암 치료제에 대해 FDA 승인을 받은 소수의 상장 기업 중 하나가 되는 등 선구적인 노력으로 임상 단계 바이오테크 시장에서 틈새를 확보했습니다.

이 회사의 가장 인기 있는 제품인 ANKTIVA는 현재 대부분의 보험 제공자에 의해 보장됩니다. 이 승인과 보험 부문의 지원은 ImmunityBio를 성장 잠재력 면에서 업계 최고로 끌어올렸습니다. 특히 IBRX 주식은 지난 해에 일부 하락을 보였으며, 회사는 지난해 100만 달러의 손실을 주장했습니다.

이 손실은 많은 트레이더가 일시적이라고 보고 있으며, 여러 분석가들은 회사가 지난 몇 년간 연구·개발해 온 새로운 방광 치료제와 약물을 공개함에 따라 주가가 크게 상승할 것으로 예측하고 있습니다. 나노기술을 전략에 통합하면 비용을 절감하고 낮은 용량으로 효율성을 높여 매출을 새로운 수준으로 끌어올릴 수 있습니다.

2. Amgen Inc

(AMGN )

Amgen은 암 치료에 중점을 둔 또 다른 최첨단 헬스케어 제공업체입니다. 이 회사는 심혈관 질환, 종양·혈액학, 염증, 신경계 질환, 골 건강 및 신장학을 치료하는 여러 제품을 보유하고 있습니다. 폭넓은 포트폴리오는 이 회사를 가장 활발한 치료 제공업체 중 하나로 자리매김하게 했습니다.

Amgen은 Bispecific T-cell Engager (BiTE) 치료제인 Blincyto로 가장 잘 알려져 있습니다. 이 치료제는 FDA 승인을 받았으며 현재 수천 명의 백혈병 및 림프종 환자가 사용하고 있습니다. 앞으로 이 회사는 나노봇 전달 방식을 활용해 제품을 강화하고 결과를 더욱 개선할 수 있습니다.

특히 Amgen은 제품과 기술을 지속적으로 확장하고 있습니다. 최근에는 바이오제조 공장을 열었으며 AI 전문 기업 Nvidia와 협력해 프로세스에 AI 기술을 통합했습니다. AI 시스템은 전반적으로 신약 발견 비용을 낮추는 데 중요한 역할을 했으며 트레이더들에게 긍정적으로 평가되고 있습니다.

방광암 치료의 미래

방광암으로 고통받는 사람들에게 밝은 미래가 보입니다. 질병이 여전히 매년 수천 명의 생명을 앗아가고 있지만, 효과적인 치료법에 대한 연구와 개발의 진전은 감염된 사람들이 더 쉽게 치료에 접근할 수 있는 미래를 보여줍니다. 또한 이러한 치료는 덜 침습적일 것입니다. 앞으로 방광암 치료에 영향을 미칠 수 있는 몇 가지 멋진 미래 트렌드를 소개합니다.

3D 프린팅 장기

3D 프린팅 분야는 지난 5년간 의료 시장에서 몇 차례 진전을 이루었습니다. 오늘날에는 바이오 소재를 프린팅할 수 있는 3D 프린터가 존재합니다. 목표는 곧 완전한 3D 프린팅 장기를 구현하는 것입니다. 이러한 프린팅 장기는 현재 치료가 필요한 수백만 명의 삶을 개선할 수 있습니다.

또한, 3D 프린팅 장기는 NASA 및 기타 우주 기관이 심우주 여행의 핵심 요소로 보고 있습니다. 이러한 장치는 초기 탐사 시 일방향 여행을 할 가능성이 높은 미래 우주 탐사자들을 위한 저중량 옵션으로 사용될 것입니다.

AI 종양학

시장 내 또 다른 주요 발전은 AI 시스템의 추가 통합입니다. 이러한 시스템은 시장의 거의 모든 측면에 사용되고 있습니다. 전 세계에는 암을 진단·치료·예방하는 데 기존 옵션보다 뛰어난 AI 시스템이 존재합니다. 이러한 절차는 앞으로 몇 달 동안 AI 모델이 개선됨에 따라 더욱 향상될 것입니다.

방광암 – 우리의 날은 한정되어 있습니다

나노봇이 건강을 개선하는 데 사용되는 모습을 보면 언제나 인상적입니다. 이러한 작은 장치는 때때로 잠재적으로 멈출 수 없는 미니 로봇이라는 나쁜 평판을 얻지만, 현실은 훨씬 다릅니다. 이 작은 장치는 보다 건강하고 추적 가능한 생활 방식을 위한 문을 엽니다. 따라서 이 연구에서 제공된 데이터는 암 사망자를 크게 줄일 수 있는 미래를 열어줄 수 있습니다.

다른 멋진 로봇공학 프로젝트를 지금 확인해 보세요 지금.