대한나노의학회

1) 나노의학의 국내외 현황

나노의학은 첨단 나노과학/나노기술을 의학에 접목한 융합과학이며 세부적으로는 나노바이오센서, 나노이미징, 나노약물전달체, 나노조직공학, 나노장치 등의 나노기술을 이용한다. 나노의학은 암/치매/심혈관질환/관절염 등 난치성 질환의 조기진단 및 치료의 대제를 극복 할 수 있는 돌파기술(breakthrough technology)이다.

                현재의 연구 추세대로 예측하면 2015년에는 
                (1) 나노바이오센서를 이용한 가정용 암진단키트, 
                (2) 나노형광영상을 이용한 조직검사가 필요 없는 캡슐형 내시경, 
                (3) 바이오마커 표지 나노약물 및 유전자전달체를 이용한 맞춤형 복합영상치료, 
                (4) 암줄기세포 추적 광학/PET/MRI 나노입자를 이용한 암병합방 치료 등이 가능할 것이다.
            

더욱이 나노의학의 전 세계 시장규모는 2005년 106억 달러에서 2015년 1800억 달러로 급증할 것으로 기대된다(나노기술연감 2006). 따라서 나노의학은 차세대 국가 성장동력으로 유망하다.

미국은 1998년부터 연방정부 차원의 나노기술 개발 전략을 수립하여 12개의 연방기관이 참여하는 국가 나노기술 계획(National Nanotechnology Initiative)을 시작했으며 미국 국립보건원 NIH(National Institutes of Health)는 로드맵 5가지 중 하나로 지정하여 생체 적합 물질(골격-조직 개발, 생체 친화성 물질 등), 소자(생체 센서, 연구용 기구 등), 치료 (약물 및 유전자 물질 전달) 분야를 선정하여 나노의학 관련분야에 집중 투자하고 있다.

2005년~2010년 동안 8개의 Nanomedicine Development Centers를 지정하여 기관 당 매년 100억씩을 지원하여 생물학, 의학, 수학, 컴퓨터 공학 등의 다분야 전문가로 이루어진 공동 협력연구 구조를 갖추고 있다.

미국, 유럽, 일본, 중국을 비롯한 각국의 나노기술 투자는 2000년 이후 급증하여 2007년 현재 미국 14억 달러, 유럽 12억 달러, 일본 10억 달러를 투자하고 있다. 우리나라도 2002년 나노기술개발촉진법을 재정하고 나노기술종합발전계획에 따라 2007년 3억 달러를 투자하였다. 투자총액은 전세계 4위이며 인구대비 투자비율은 일본에 이어 2위로 미국의 1.5배에 이른다. 따라서 우리나라 나노기술은 선진국에 비하여 결코 뒤지지 않으며 반도체, 디스플레이, 자동차, 섬유, 로봇, 연료, 태양전지, 의료시장이 주요대상이다. 나노기술의 투자는 주로 나노소재(nanomaterial), 나노소자(nanodevice) 분야로 의료시장을 위한 나노바이오 분야는 전체의 10%를 차지하고 있다.

2) 나노의학의 문제점

나노바이오 연구분야는 나노바이오센서, 나노약물전달시스템 등 연구의 성과가 학술 논문으로 활발히 발표되고 있다. 그러나 아직 연구용이나 실험실에서 주요 사용하는 수준으로 실용화되지 못하고 있는데 이는 학문적으로 나노기술의 다양성 측면서에 연구되어 기술의 수월성은 뛰어나나 임상적용을 위한 의료 요구나 시장성 조건 등을 만족하지 못하기 때문이다. 임상 의료적 적용을 위해서는 임상적 필요성을 충족하고 사용하기에 편리하며 경제적인 가격과 안전성, 유효성이 확보되어야 한다.

                이를 해결하기 위해서는 
                1) 개발 초기단계에서부터 의료인과 연구자의 상호소통이 필요하며 
                2) 임상시험 확보, 3) 동물실험, 4) 독성시험, 5) 전임상시험, 6) 임상시험, 7) 의학윤리보장 등의 단계를 거쳐야 한다.
            

나노바이오기술의 의학적 적용에 대한 연구 중 대표적인 예가 양자점(quantum dot)을 이용한 연구로 PubMed(미국 National Library of Medicine에서 운영하는 의학학술지 검색 DB)에서 검색하였을 때 논문 수가 3000여 편에 이르는 정도로 학문적으로 주목받는 왕성한 결과를 내고 있다. 이를 고찰해 보면 강한 형광을 나타내는 양자점 표면에 다양한 생체물질을 접목시켜서 생체 내에서 고감도 영상신호를 측정할 수 있다는 결과들이 주류를 이루고 있다. 그러나 이를 이용한 인체사용은 세포독성에 대한 대체 부족 등으로 인 NIH 미국 식약청 등으로부터 인체사용 허가를 받지 못하고 있다 (예를 들어, 카드뮴과 같은 중금속으로 만들어진 양자점).

현재 FDA에서 인체사용이 허가된 나노입자는 리포좀 내부에 항암제 독소루비신을 포함하는 Doxil과 나노크기의 알부민 표면에 항암제 paclitaxele를 붙인 Abraxane, 금나노입자 등과 같이 나노기술의 초기 개발단계 기술적 수월성은 떨어지나 생체 내 안정성이 확보된 것들이다. 즉, 학문적 결과가 아무리 우수하고 적용가능해 보여도 임상적용에는 안전성을 필수로 하는 상기 7가지 근본적인 문제가 해결되어야만 한다는 것이다. 종합해 보면 현 단계의 기술적인 수월성을 보이는 나노기술의 의학적 적용에는 임상적 검증을 포함한 안전성을 확보하는 것이 관건이다.

3) 나노의학 융합기술의 필요성

나노의학기술의 임상 활용 및 산업화를 위해서는 나노입자의 체내 분포, 배설 경로, 배설 시간, 표적 집적도 등을 추적하여 진단 및 치료용 나노입자로서의 효과개선 및 독성을 나타내는 검사가 필요하다. 일반적으로 나노입자는 체내에 들어가면 간, 비장, 골수에 침착되며 분해되지 않는 나노물질일 경우 수개월 후에도 계속 체내에 남아있다고 알려져 있다.

                이러한 우려로 2009년 2월부터 캐나다 정부는 수입되는 모든 나노물질에 대한 물리, 화학적 특성 및 독성검사자료의 보고가 의무가 되었으며 이는 다른 나라로도 확산될 전망이다.
            

나노물질의 경우 크기, 표면처리, 구성성분에 따라 체내 분포가 크게 달라지며 신체에 남지않고 분해 또는 배설되기도 한다.

방사성동위원소를 표지한 나노물질은 생체 영상을 통하여 체내 분포, 배설 경로, 배설 시간, 표적 집적도의 측정이 가능하다. 이러한 생체영상은 수많은 동물을 희생시키 가며 검사하는 독성검사 및 효능검사에 비해 경제적이며 보다 정확한 검사결과를 얻는다.

대부분의 첨단 나노바이오 연구 결과는 이 단계에서 다음단계로 건너가지 못하고 병목 현상이 나타난다. 이는 방사성물질을 전문으로 다루는 기관 및 연구의 부족을 기인하며 이 분야의 투자는 이러한 연구 결과의 실용화 및 산업화의 병목을 뚫어 주는 기폭제 역할을 할 것이다. 또한 학문간의 융합(BT+NT+RT)을 통해 세계를 선도하는 글로벌 R&D로서의 기능을 수행할 것이다.

4) 나노의학 융합기술의 기대효과

가. 과학 발전 및 의료의 산업화에 기여

나노메디컬 진단/치료 기술의 개발로 고부가가치 상품의 조기 창출로 고부가가치 의료산업으로 재편, 국내외 시장 증대가 예상됩니다.
나노기술을 이용한 진단이나 치료법의 개발기간 단축 및 실용화 효율 극대화가 가능해집니다.
생체영상을 이용한 전임상 및 임상평가 시스템을 구축하여 이미 개발되었거나 개발 중인 여러 나노바이오 제재의 상품화를 촉진할 수 있습니다.
나노바이오 연구를 수행하는 타 연구자나 나노의학에 관심이 있는 의사의 공동연구 및 국내외 네트워크의 허브 역할을 수행할 수 있습니다.
신약개발에 드는 제반 비용(2,000억)을 대폭 줄여 신제품 개발의 비용 절감 효과를 기대할 수 있습니다.

나. 질병예방 및 치료에 기여함으로써 국민 및 인류의 보건복지 증진

극미량의 생체시료를 이용한 진단/치료가 가능해 질병의 조기진단으로 완치율을 증가시켜 질환이환에 따른 사회적 부담을 경감시킬 수 있습니다.
암 등 난치성 질환의 맞춤치료법 효과예측 및 조기평가 방법의 개발로 생존기간 증가 및 삶의 질 향상과 치료비용 경감 효과를 기대할 수 있습니다.
암 줄기세포 추적 등 예방적 진단/치료를 가능하게 하여 인류의 삶의 질 향상에 기여할 것입니다.