인류는 오랜 시간 암과 싸웠다. 한때, 암이라는 질병은 불치병으로 여겨졌고 환자들에게 암 진단은 마치 사형선고와 마찬가지였다. 그러나, 현대 의학의 발달과 암 조기 진단으로 암 환자들의 생존율이 점점 올라가고 있는 추세다.최근 사이언티픽 리포트에 발표된 연구 결과에 따르면 양자 물리학으로 암세포를 죽일 수 있다. 일본 교토 대학교의 통합 세포 물질과학 연구진과 일본, 미국 공동 연구진은 요오드를 운반하는 나노입자를 주입한 종양조직에 X선을 비추면 암세포를 3일 이내에 파괴하는 기술을 개발했다. X선을 종양조직에 비추면 주입된 요오드가 종양의 DNA를 파괴하는 전자를 방출하여 암세포를 파괴한다.
금속을 빛에 노출시키면 전자가 방출되는데, 이러한 현상을 광전 효과(The photoelectric effect)라고 부른다. 1905년 천재 물리학자 알버트 아인슈타인에 의해 발견된 광전 효과는 양자 물리학(Quantum physics)의 탄생을 예고했다.이번 연구를 이끈 MS 분자생물학자 타마노이 후유히코는 “이번 연구 결과로 양자 물리학의 광전 효과를 통해 체내 암세포를 효과적으로 줄일 수 있다는 사실을 밝혔다"라고 말했다. 기존 암 방사선 치료의 문제는 X선 광선이 세포 안 분자와 충돌할 때 암세포 DNA를 손상시킬 활성산소를 생성하기 위해 산소를 필요로 하는데, 종양 중심에는 조직 깊숙이 침투하는 혈관이 부족해 산도 농도가 낮아 효과가 없다는 것이다.타마노이는 코타로 마쓰모토, 그리고 다른 동료들과 함께 기존 방법보다 암 DNA를 더 효과적으로 손상시킬 수 있는 방법을 찾음으로써 기존의 방사선 치료가 가지고 있는 문제를 해결하려고 노력했다. 이미 연구진은 이전 연구에서 50.25 킬로전자볼트의 싱크로트론으로 생성된 X선으로 가돌리늄이 함유된 나노 입자가 암세포를 죽일 수 있다는 사실을 발견했다. 또한 최근 연구에선 연구진은 가돌리늄을 대신해서 가공성 요오드를 운반하는 유기 실리카 나노 입자를 설계했는데, 요오드는 가돌리늄보다 저렴하고 낮은 에너지 수준에서도 전자를 방출하기 때문이다.주입된 요오드 나노 입자들은 종양 세포에 흡수되어 암세포 핵 바로 바깥에 위치한다. 그 후, 적정한 양의 X선 에너지가 요오드가 전자를 방출하도록 자극하면 암세포 핵 DNA에 이중 가닥 파손을 일으켜 세포 사망을 촉발한다. 마쓰모토 교수는 “우리 연구는 암세포 파괴에 양자 물리 현상을 적용할 수 있다는 중요한 예시”라고 전한다.연구진은 현재 개발된 기술의 효능을 더 높이기 위해 요오드를 암세포 가까이 두는 것이 아니라 DNA 안에 주입하는 것을 연구하는 중이다.
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