상상에서 현실이 된 암 치료의 새로운 역사!

‘중성자 포획치료’

NCT: Neutron Capture Therapy

중성자 포획치료(NCT: Neutron Capture Therapy)는 붕소, 가돌리늄 등 중성자를 잘 포획(흡수)하는 약물을 인체 암 부위에 주입하고, 이곳에 중성자를 쪼여 이들 원소와 중성자 간 핵반응을 일으킬 때 나오는 강력한 에너지로 암세포 사멸을 유도하여 치료하는 방사선치료의 한 분야이다. 각종 암의 성질에 따라 표적(Target) 물질에 붕소를 붙여서 암세포에 효과적으로 운반할 수 있다면, 향후 중성자 포획치료는 강력하고도 무궁무진한 암 치료법이 될 수 있다.

중성자 포획치료는 과거 의학 교과서의 약 반 페이지가량 소개로 나오는 치료로, 학생 때 이 치료를 들어본 사람도 아는 사람도 별로 없었다. 1932년 채드윅(J. Chadwick)이 중성자를 발견하였고, 4년 후인 1936년 로처(G. Locher)는 붕소중성자포획치료라는 것이 이론적으로 가능할 것이라고 예측했다. 이러한 로처의 천재적인 아이디어는 오랫동안 실현이 어려워 보였다. 과거에는 중성자를 환자에 쪼이기 위해서 원자로라는 거대 연구시설을 이용하였고, 보통 원자로는 원자로개발, 핵연료 개발 등 여러 연구 목적으로 이용하는 시설로 환자가 이용하기에는 많은 불편함이 따랐다. 또한, 중성자의 성질과 붕소약물을 제대로 알고 다듬지 못했던 옛날, 미국에서는 붕소중성자포획치료의 임상 시험 시 부작용이 커서 시험이 중단되기도 했다. 그러나, 시간은 흘렀고 그간의 획기적인 가속기 기술 발전을 통하여, 현재 소형 가속기로도 중성자를 충분히 값싸게 만들어 낼 수 있는 신기술이 나오기 시작했으며, 이를 사용하여 인체 내의 중성자의 특성에 대한 보다 깊은 연구가 수행되었다. 따라서 이제 가속기의 기술과 붕소약물의 비약적인 발전으로 중성자 포획치료는 실현 가능한 기술이 되고 있다. 지금도 일부 국가에서는 중성자 포획치료를 하기 위해서 환자를 원자로 시설까지 이송하여 중성자를 조사하기도 한다. 그러나, 원자로는 의료 시설로 이용하기가 몹시 불편하고 까다로워 치료 시스템으로 적용하기 어려웠다. 한마디로 최근까지 붕소를 이용한 중성자 포획치료는 연구용으로만 존재한 치료법이었다.

그럼에도 불구하고 세계 여러 나라에서 많은 사람들이 중성자 포획치료의 가능성에 매료되어 가까운 미래의 의미 있는 치료가 될 것을 확신하고 관련 분야의 지속적인 연구 개발을 수행하고 있다. 현재에는 병원규모에 들어갈 만한 작은 가속기가 개발되어 중성자원을 공급할 수 있

는 시대가 왔으며, 환자별로 붕소약물의 섭취 정도를 판정하고 치료 효능을 예측할 수 있는 양전자방출단층촬영1) 기법도 가능하다. 그리고 치료시스템으로서 중성자의 조사 위치와 시간, 조사선량을 결정하고 치료 표적의 위치를 명확히 하는 프로그램도 개발 중이다. 또한, 오래전부터 문제가 되어온 붕소약물의 전달 효율 및 독성 문제도 해결되어 상용화가 가능한 시점에 이르렀다. 이 치료법의 완성은 눈앞에 있으며, 이는 다양한 영역의 개발자, 연구자, 의사, 학자의 융합된 결과물로서 집단지성의 합으로 볼 수 있겠다.

- 본문 중에서 -

시작

Chapter 1. 미래의 중성자 포획치료의 상상

뇌종양 환자 

간암 환자 

관절염 환자 

치매 환자 

상상은 바로 연구의 시작 

Chapter 2. 붕소중성자포획치료 개념의 시작 

생각하기 어려운 보이지 않는 존재

예측하였으나 발견하기 어려웠던 중성자 

채드윅과 한스 팔켄하겐

감마선으로 오해된 중성자 

네이처지에 발표된 중성자 

자연계에 존재하기 힘든 자유 중성자

고든 로처, 중성자 포획치료의 예측 

붕소와 중성자를 이용한 이중치료법

붕소 

붕소의 중성자 포획 후 핵반응 

가돌리늄 

세포단위치료인 붕소중성자포획치료 

원자핵 연구가 활발했던 20세기 

중성자 에너지별 구분 

열중성자와 열외중성자 

일본의 HTR 원자로를 이용한 붕소중성자포획치료 

교토대학 원자로의 업그레이드 

미국의 원자로 

여러 나라의 원자로 

Chapter 3. 과거 붕소중성자포획치료 임상시험 

초창기의 실패

소송의 나날을 보낸 초기 임상시험 

악성뇌종양을 중점적으로 연구한 이유 

새로운 붕소약물의 발전

BPA 붕소 화합물 섭취원리 

BSH 붕소 화합물 섭취원리

18F-FBPA 양전자방출단층촬영을 이용하여 붕소섭취 평가 

암과 정상세포에서 붕소 섭취의 비율 

새롭게 시작된 임상시험 

지식의 누적 효과 

집단지성의 합으로 이루어지는 치료 

Chapter 4. 우리나라의 붕소중성자포획치료의 태동 

우리나라의 붕소중성자포획치료를 위한 기반 연구 

하나로를 붕소중성자포획치료 중성자 조사장치로 사용하는 과제 착수 

하나로를 이용한 국내 붕소중성자포획치료의 어려움 

일본의 쓰나미가 우리나라 가속기 기반 중성자포획장치에 준 영향 

독자적인 붕소중성자포획치료기와 붕소화합물의 개발을 위한 시도 

가속기 기반의 붕소중성자포획치료기기 

외국의 가속기 기반 중성자 포획치료 현황 

전력시스템과 가속기 기반 붕소중성자포획치료기의 관계 

새로운 의료기기와 의약품 개발과 허가

한국의 붕소중성자포획치료가 도입되기까지의 역사 

한국에서 의약품과 의료기기를 개발하지 않는 이유 

의료기기와 의약품 수입에 따른 천문학적 비용 증가 

고비용과 장시간이 필요한 의료기기, 의약품 개발과 임상시험 

Chapter 5. 임상시험 

의약품 개발에 필요한 제0상, 제1상 임상시험 

제2상 임상시험 

제3상 임상시험 

제4상 임상시험 

붕소중성자포획치료 임상시험 현황 

붕소중성자포획치료의 이중 치료법의 도전과 발전 

붕소중성자포획치료 제1상 및 2상 임상시험 

혈액의 붕소 농도 측정

미래의 붕소중성자포획치료 제3상 임상시험 

Chapter 6. 뇌종양 임상시험 

악성뇌종양의 고식적인 치료방법 

붕소중성자포획치료의 첫 번째 대상이 된 악성 뇌종양 

붕소약물과 프로토콜의 발달 

악성 뇌종양 사례 

붕소약물의 연속적인 주입방법의 시도 

기존 표준치료와 견줄만한 치료결과 보고 

핀란드의 붕소중성자포획치료 

새롭게 진단된 뇌종양 환자의 치료

악성뇌교종의 예후 분류기준 RPA

새롭게 진단된 뇌종양환자의 생존기간 향상

재발한 악성교종 환자의 생존기간 향상

고위험군 뇌종양환자에서 생존기간 향상

방사선치료와 복합요법을 통한 치료 효과 향상 

다른 대안 치료가 없는 환자에게 가능한 치료 

1994-2006년 임상시험의 정리 

원자로 열외중성자와 저용량의 붕소약물을 이용한 임상시험

원자로 열외중성자와 고용량의 붕소약물을 이용한 임상시험

원자로 열외중성자와 열중성자와 열외중성자가 혼합된 임상시험

임상결과의 큰 향상 

복합치료 및 단독치료의 유용성 

붕소중성자포획치료의 9년 후 파종성 전이사례 

비슷한 임상결과이나 삶의 질의 개선 

미만성 내재성 뇌교교종 치료 

Chapter 7. 두경부암 임상시험 

어려운 두경부암 치료 

두경부암에 붕소중성자포획치료를 적용한 이유 

암의 반응성과 부작용 기준 

삶의 질의 향상과 좋은 치료 반응성 

교토대학 동맥주사 방법을 이용한 효과적인 치료 선량 도달 

일본 재발성 턱밑샘암의 완전 관해 사례 

핀란드 재발된 두경부암 치료의 좋은 임상시험 결과

대만의 재발성 두경부암 환자에서 낮은 부작용 보고 

핀란드 두경부암 환자의 치료선량과 종양반응성 관계 

2회 분할조사 붕소중성자포획치료의 향상된 임상결과 

붕소중성자포획치료의 치료선량이 반응성을 결정 

부작용 목동맥 파열 증후군 

향후 두경부암 치료의 방법의 연구 

Chapter 8. 피부암, 골육종, 악성 중피종, 폐암, 간암 및 간전이, 유방 외 파제트 병 

피부암

악성흑색종이란 

악성 흑색종의 치료 효과와 피부 손상 정도 

병원 내 원자로 중성자발생장치를 이용한 흑색종 임상시험

아르헨티나의 흑색종 임상시험 보고 

골육종

골육종의 발생과 예후 

성공적인 골육종 치료 사례

골육종 전임상시험을 통한 선량분포 확인

폐암

방사선치료에 제약이 많은 폐 

악성 흉막중피종 환자의 붕소중성자포획치료 사례

폐암의 깊이에 따른 붕소중성자포획치료의 가능성

비소세포성폐암에서 붕소중성자포획치료의 가능성 연구 

폐전이 동물모델을 통한 향후 임상가능

다발성 폐전이의 양모델 선량연구를 통한 체외 붕소중성자포획치료의 가능성

쥐의 모델에서 폐의 선량을 평가

악성 중피종의 치료 효과는 높이는 하이알루로난 첨가 BSH 약물의 개발 

간암 및 간전이 

간세포암의 치료 사례 

대장암의 다발성 간전이 체외 붕소중성자포획치료 후 자가간이식 방법

다발성 간전이 환자에서 자가간이식의 장점 

18F-FBPA PET/MR를 이용하여 체외 간전이 붕소중성자포획치료 모델

유방 외 파제트병

저산소증 연구를 위한 종양모델

Chapter 9. 향후 나아갈 방향

중성자 포획치료의 장점

일 회 치료로 치료선량이 충분히 가능하며 재발률이 낮음 

붕소의 약물의 농도에 따른 치료 

선택적 세포단위 치료 

약물 개발을 통한 다양한 질병 치료의 가능성 

방사성동위원소 생산이 가능한 가속기기반 중성자 포획치료기 

가격경쟁력이 있는 중성자 포획치료기 

다양한 치료방법 모색 

함께하는 치료 

끝맺음

참고문헌