방사선 암 치료 1초 만에 끝낸다 미국 스탠퍼드대 ‘수 년내 활용될 듯’

방사선 암 치료 1초 만에 끝낸다

미국 스탠퍼드대 ‘수 년내 활용될 듯’

암 치료에서 항상 문제가 되는 것이 부작용이다. 암 세포는 박멸했지만, 주변의 살아 있는 멀쩡한 세포까지 피해를 입혀서 환자들에게 큰 고통을 준다.이는 약을 먹을 때도, 방사선 치료를 받을 때도 마찬가지다. 그런데 방사선 치료를 할 때 발생하는 부작용을 획기적으로 줄여줄 새 기술이 개발되고 있다.

현재는 방사선 치료를 할 때 방사선을 쬐는 시간이 수 분 동안 계속된다. 새 기술은 방사선 쬐는 시간을 엄청나게 짧게 줄여 줄 수 있다. 1초 만에 암 세포를 제압하기 때문에 건강한 세포와 장기가 손상될 위험이 크게 줄어든다.새 장비는 엄청난 규모를 가진 선형 가속기의 원리를 이용한다. 과학자들은 이 가속기의 설계를 바꿔 화물 컨테이너에 들어갈 수준으로 축소시키고자 한다.

미국 정부가 스탠퍼드 대학에 설치한 ‘스탠퍼드 선형 가속기 센터(Stanford Linear Accelerator Center, SLAC)’는 스탠퍼드 의대와 공동으로 가속기를 기반으로 하는 새로운 암 치료 기계를 개발하고 있다.

연구팀은 엑스레이를 사용하는 것과, 광자를 사용하는 2종류의 새 치료장비를 개발하고 있다. 두 가지 새 장비는 모두 암세포를 빨리 파괴하기 때문에 인체의 다른 건강한 조직은 손상을 받지 않는다. 마치 비디오 영상에서 한 프레임만 콕 집어내는 것과 비슷한 원리이다.

엑스레이 및 광자 이용, 장비 크기 줄여

미국 스탠퍼드 의과대학 방사선 종양과의 빌리 루(Billy Loo) 조교수는 “이러한 방법은 암치료에 있어 매우 중요한 진전이 될 것”이라고 말했다.

방사선 치료 시간을 기존의 수 분에서 1초 수준으로 줄이기 위해서는 가속기에서 지금보다 수 백배 강력한 출력의 엑스레이가 나와야 한다. 현재 사용중인 의료장비에서는 전자가 길이 약 1m인 튜브같이 생긴 가속기 구조물을 통과한다.

이 튜브를 전자가 같은 시간에 같은 방향으로 통과할 때 에너지가 발생한다. 이 전자 에너지가 엑스레이로 변환되는 것이다.

지난 몇 년 동안 연구팀은 특별한 형태의 가속기 초기모델을 개발하고 시험하면서 튜브안으로 새로운 방식으로 무선주파수를 공급하는 기술을 개발했다. 그리고 연구팀은 아주 간단한 구조에서 더 강한 출력이 나오는 설계를 찾을 수 있었다.

연구팀은 가속기 구조물을 건설하고 시험하는 과정을 통해, 향후 5년 내로 실제 임상에서 사용할 첫 번째 장비를 만들 수 있을 것으로 예상하고 있다.

또 다른 장비는 광자를 이용하는 것이다. 기본적으로 광자는 엑스레이보다 건강한 인체조직에 덜 해롭다. 광자가 엑스레이보다 좀 더 집중된 형태로 나오기 때문이다.그러나 광자를 가속하고 에너지를 조절하기 위해서는 매우 커다란 설비가 필요하다. 광자에서 나오는 광선을 목표물에 정확하게 유도하기 위해서는 수백 톤에 달하는 자석이 환자의 몸 주변을 천천히 움직여야 한다.

스탠퍼드 대학의 에밀리오 난니(Emilio Nanni) 박사는 “우리는 더욱 간단하고 빠르게 광자 광선을 만들고, 광자 광선을 조절하는 혁신적인 방법을 만들고 있다”고 말했다.연구팀은 현재 가속기 구조물이 광자 광선의 에너지 양을 조절하는 동시에 고출력을 낼 수 있도록 개발하고 있다.

암 치료 장비의 ‘게임체인저’ 될 듯

일단 새 장비들의 효과는 검증됐다. 연구팀이 생쥐를 대상으로 새로운 치료를 해 보니 기존의 방식보다 건강한 세포가 피해를 덜 입는 것을 발견했다. 그러면서도 종양을 죽이는 효과는 기존과 비슷하거나 조금 더 좋아졌다.

루 교수는 “만약 이 효과가 사람에게도 그대로 유지된다면 방사선 치료에서 완전히 새로운 경지가 열리게 될 것”이라고 말했다.이번 프로젝트의 또다른 중요한 목표는 방사선 치료를 전 세계 환자들이 더 이용하기 쉽게 하는 것이다.

수백 만 명의 암 환자들이 제대로 된 암 치료를 받을 수 있는 수단이 없어 일시적인 치료만 받고 있다.이 때문에 연구팀은 새 장비를 경제적이면서도 쉽게 세팅할 수 있도록 설계하고 있다. 이는 현재 존재하는 장비와의 호환성도 갖추게 해 준다.연구팀은 새 가속기 치료장비가 암치료는 물론, 입자가속기 및 안보용 장비에서 ‘게임 체인저’가 될 것으로 기대하고 있다.

자료출처:사이언스타임즈

https://www.sciencetimes.co.kr/?p=184898&cat=130&post_type=news&paged=2