관련 통계자료 다운로드 사이클로트론을 이용한 암 진단
‘수입 대체를 위해 개발한 의료기술을 세계로’
조기 암 진단을 위한 양전자방출단층촬영(PET)용 동위원소를 생산하는 사이클로트론이 국내외에서 각광받고 있다.
PET는 기존의 컴퓨터단층사진(CT)·자기공명영상(MRI) 등에 비해 빠르고 정확한 진단으로 선진국을 중심으로 수요가 급격히 늘어나고 있다. 이에 맞춰 사이클로트론을 도입하는 사례도 빠르게 증가하고 있다.
◇사이클로트론 개발 배경=그동안 사이클로트론은 대부분 수입에 의존해 왔다. 장비 자체가 고가일 뿐 아니라 유지·보수 등에 추가되는 비용까지 감안하면 막대한 돈을 해외로 흘려보내는 셈이었다.
이 같은 상황을 개선하기 위해 원자력의학원이 국산화에 나섰고 이를 주도한 주인공은 채종서 센터장이다.
원자력의학원이 사이클로트론 개발에 나서게 된 이유는 PET의 세계적인 활용추세에 따른 국가적 필요성이 대두했기 때문이지만 좀 더 직접적인 계기는 당시 원자력의학원에 설치된 외국 사이클로트론 업체가 파산해 부품 수급에 문제가 생겼기 때문인 것으로 알려지고 있다.
때마침 원자력의학원은 과학기술부의 원자력 중장기개발사업의 지원을 받아 1999년에 개발에 착수, 2000년 10월에 국내 최초의 1MeV 사이클로트론을 개발했다.
2002년에는 국산 의료용 ‘KIRAMS-13’을 개발, 이를 이용해 방사성 동위원소를 생산하기 시작했다. 같은 해 ISO 9001 인증을 획득했고 국제원자력기구(IAEA)의 성능검증을 통과, 기기의 성능을 공인받았다.
2003년에 권역별 사이클로트론 구축에 나섰고, 2004년에는 민간 기업인 삼영유니텍에 기술이전을 완료하고 상용화했다. 이후 미국과 수출계약을 했고 칠레·베트남 등에 기술이전을 하기로 하는 등 세계 각국과 기술협력 및 수출을 전제로 한 논의를 전개하고 있다.
2005년에는 동국대 유국현 교수팀과 함께 양성자 빔을 한 번 쪼여 암 진단에 사용되는 불소(F) 방사성 동위원소와 탄소(C) 방사성 동위원소를 모두 생산할 수 있는 기술을 개발하기도 했다. 이 기술 개발을 계기로 불소와 탄소 방사성 동위원소의 생산시간을 단축하는 데 성공, 경비 절감효과와 생산량 증대를 기대할 수 있게 됐다.
◇세계 수준과 파급효과는=방사성 동위원소의 의학적 이용은 원자력을 평화적으로 이용하는 대표적인 사례다.
방사성 동위원소는 암, 심장질환 등 각종 난치성 질환의 진단 및 치료에 광범위하게 이용되고 있다. 사이클로트론은 방사성 동위원소의 의학적 이용범위를 확장했고 난치성 질환을 가지고 있는 환자들의 치료과정을 핵의학 영상을 통해 확인할 수 있게 함으로써 원자력 기술의 대국민 복지증진이라는 중요한 역할을 하고 있다.
의료용 사이클로트론과 같이 중형 가속기는 기술집약적인 장치로 의료용뿐 아니라 반도체 재료 분야, 전하 입자의 스핀트로닉스를 이용한 대용량 하드디스크 제작분야, 비파괴 검색 기술분야, 식물 유전체 연구 및 돌연변이 생성연구 등 응용분야가 다양하다.
사이클로트론 제작은 그 자체가 첨단 기술일 뿐 아니라 그 배경이 되는 다양한 기술기반을 필요로 하기 때문에 생산하는 나라는 현재 미국·일본·벨기에·캐나다 등 선진국 정도에 불과하다.
미국은 100년 역사의 초대형 다국적기업인 GE와 CTI 등이 정부의 막대한 지원을 바탕으로 다양한 분야의 공동연구를 추진하고 있다. 일본도 사이클로트론을 국가 전략사업으로 지정한 있는 상태이며 스미토모 등이 정부지원 공동연구과제를 수행 중이다. 캐나다와 벨기에도 각각 EBCO와 IBA가 정부차원의 지원을 받아 시장을 확대하고 있다.
주문정기자@전자신문, mjjoo@
◆PET와 조기 암진단 원리
PET는 양전자 방출 핵종으로 표지된 방사성 의약품을 인체에 투여한 후 인체 내에서 발생하는 방사능의 분포를 재구성하여 영상화하는 방법이다. 이때 사용되는 방사성 의약품은 인체가 필요로 하는 산소·물·포도당·아미노산·지방산·핵산 그리고 신경전달물질 등이다.
PET 검사를 통해 신경전달물질의 분포를 파악해 살아있는 인체에서 일어나는 생화학적·생리적인 변화를 정량적으로 평가해 낼 수 있다. 주사된 방사성 의약품은 체외의 카메라를 통해 체내 분포를 영상화할 수 있어 인체의 대사를 영상화할 수 있게 된다.
현재 가장 많이 사용되는 방사성 의약품은 포도당 유도체인 FDG(Fluoro-Deoxyglucose)다.
암세포는 정상세포와 달리 빨리 자라고 성장이 멈추지 않는 특성이 있다. 이런 특성 때문에 암세포는 많은 에너지를 필요로 하고 주로 포도당을 에너지원으로 이용하게 된다.
FDG는 포도당과 유사한 형태로 정상세포보다 암세포가 많이 섭취한다. 따라서 FDG의 섭취 정도를 영상화하면 암을 조기에 진단할 수 있다.
지금까지 암 진단에 사용돼 온 여러 영상 검사법들은 암의 크기나 모양으로 진단하는 방법으로 일정 크기 이상의 혹이 되어야만 진단이 가능하기 때문에 양성 종양인 경혹의 크기나 모양에 따라서 암으로 오인될 수 있었으나 PET는 종양의 크기나 모양보다는 암세포의 특성 즉, 대사능의 변화를 영상화하기 때문에 양성종양과 암을 감별할 수 있다.
또 암의 발생과정은 형태의 변화 이전에 대사능 변화가 먼저 일어나므로 양전자방출단층촬영술을 이용해 암을 조기 진단할 수 있다.