임상의와 물리학, 생물학 박사 등 '다분야 융합연구 결실'
정상조직 부작용 획기적으로 감소시킬 '방사선 치료법'으로 주목
연구결과, 국내 연구자들 대상 '공유 자원화' 계획
논문 'Journal of Instrumentation', 'Nuclear Engineering & Technology(온라인)'에 게재
[보건타임즈] 동남권원자력의학원(원장 박상일) FLASH 연구팀(아래 사진)이 아시아 최초로 1초당 40Gy 이상의 전자선을 발생시키는 초 고선량율 방사선치료 연구시스템(위사진)을 개발해냈다.
방사선치료는 수술, 항암 화학요법과 함께 암의 3대 치료법 중 하나다.
방사선치료는 정상조직의 피해를 최소화하면서 암을 제거하는 것을 목표로 한다.
기존의 방사선치료는 1회 당 몇 분에서 수십 분의 치료시간이 걸려 환자 불편과 부작용이 발생하는 사례가 있었던 데다 치료가 어려운 암도 다수 존재했다.
이보다 개선된 FLASH 방사선치료는 1초 내 고강도 방사선을 순간적으로 조사하는 기술로, 암세포 치료 효과는 기존과 같거나 더 우수하면서, 정상조직의 부작용을 획기적으로 감소시킬 수 있는 치료기술이다.
이로써 기존 방사선치료가 가진 취약점을 대폭 줄일 수 있을뿐더러 치료가 어려웠던 암의 치료 효과도 크게 높일 수 있다.
이처럼 FLASH 방사선치료는 부작용 감소와 편의 향상으로 항암 치료 또는 면역 치료와 방사선치료의 병합을 더욱 쉽게 해 향후 암 치료에 있어서 치료 효과와 활용도가 높을 것으로 기대돼, 방사선치료의 혁신이라고도 평가받는다.
FLASH 임상연구를 수행하기 위해선 초고선량율 방사선 발생장치, 즉 FLASH 연구용 가속기가 필요하다.
이번에 동남권원자력의학원은 국내 최초로 FLASH 임상연구가 가능한 가속기와 실험 장치를 자체 기술로 개발했다.
동남권원자력의학원에 따르면 현재 FLASH 임상연구를 수행할 수 있는 기관은 미국에 5곳과 유럽 5곳 등 전 세계에 10여 곳에 불과하며 아시아 지역에선 없는 상태다.
아직은 기존 방사선과 FLASH 방사선의 치료 효과 차이가 발생하는 생물학적 기전이 명확히 밝혀지지 않아, 세계적으로 이에 많은 연구가 활발히 진행되고 있다.
이번에 의학원은 FLASH 가속기 핵심기술 고전압 펄스 전원장치를 1,000분의 1초 단위로 정밀하면서 빠르게 제어하는 시스템을 개발함으로써, 1초 내 초 고선량률 전자선 발생이 가능하도록 했다.
또 초 고선량율 전자선 산란장치를 개발, FLASH 임상시험을 할 수 있는 균일한 조사영역을 형성시켰으며 라디오크로믹 필름 측정법을 통해 40Gy/s 이상의 초 고선량율 전자선 발생을 실험적으로 검증했다.
동남권원자력의학원이 FLASH 방사선 조사 기술을 본격적으로 개발하게 된 배경엔 전량 수입에 의존하는 방사선치료기의 국산화를 위해 전자가속기의 제작 연구, 그리고 핵심 부품의 국산화 연구에 수년간 몰두한 집념과 노력이 있었다는 게 관계자의 설명이다.
동남권원자력의학원은 2015년 포항가속기연구소와 공동으로 수입 방사선치료기와 성능이 비슷한 전자가속기를 제작한 바 있으며, 가속기 핵심 부품 중의 하나인 전자가속관의 재료 가공과 진공용접에 이르는 전체 제작 공정을 자체 구축, 실용화 연구에 주력해 왔다.
방사선종양학 전문의 최철원 임상융합연구부장은 "이 연구는 초연결(Hyper-Connected)과 융합의 시대에 발맞춰 의학과 물리학, 생물학 등의 융합과학의 성과물이다. 방사선종양학과(주임과장 최철원)와 의학물리연구팀(팀장 이만우), 방사선생물연구팀(팀장 손태건) 즉 임상 의사와 물리학박사, 생물학 박사가 머리를 맞대며 이뤄낸 눈부신 협업의 결과"라며, "FLASH 연구의 시너지 창출을 위해 FLASH 연구회를 운영 중이다"고 밝혔다.
최 부장은 "실험실에서만 끝나는 연구가 아닌, 기초연구 결과를 실제 임상에 적용, FLASH 방사선치료기 개발과 같은 성과도 끌어낼 것으로 예상한다"며, "이외에 방사선치료기의 국산화 연구를 위해 2022년까지 방사선치료기 실용화센터를 구축, 방사선치료기실용화센터에 타 기관에서도 사용할 수 있도록 FLASH 연구용 가속기를 새로 구축해 국내 연구자들에게 다양한 연구기회를 제공할 계획"이라고 덧붙였다.
동남권원자력의학원은 중간단계의 실용화로 반려동물의 암 치료에 FLASH 연구를 활용할 계획이다.
국내 반려동물에 대한 암 치료나 방사선치료 연구는 초기 단계이지만, 반려동물의 증가와 동물병원의 관심이 높아 이 분야 연구도 활성화되고 있다.
이 연구는 과학기술정보통신부의 연구비 지원을 받아 수행됐다.
이 연구를 다룬 논문은 저명 학술지 'Journal of Instrumentation'과 'Nuclear Engineering & Technology(온라인)'에 게재됐다.
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