본 연구는 녹조류 Spirulina platensis의 chlorophyll a로부터 개발한 9-hydroxypheophorbide-a(9-HpbD-a)를 광감작제로 사용하여 광역학치료를 수행하였다. 이 광감작제는 기존 hematophorphyrin derivative HpD의 단점을 보완하여 체내에서 빠르게 배설되며, 레이저와 같은 특정파장의 빛을 활용하여 광감작제를 활성화시킨다. 세포 내에서 광감작제의 침투시간이 6시간 이상일 때 충분한 반응이 확인되었으며, 이를 통해 높은 치료 효과를 기대할 수 있다.
<h1>고 찰</h1><p>광역학치료를 수행하기 위해서는 특정파장의 빛에 활성을 나타내는 광감작제와 광감작제를 충분히 활성화시킬 수 있는 빛이 필요한데 이러한 광원으로 레이저가 주로 광역학치료에 이용된다. 광역학치료용 레이저는 다른 광원에 비해 광감작제를 활성화시킬 수 있는 충분한 에너지를 가지고 있으며 단일파장의 빛을 방출할 수 있어 광감작제의 활성을 최대로 유도할 수 있는 장점을 가지고 있다. 현재 광역학치료용 레이저는 continuous wavelength(CW) 형식의 diode laser가 보편적으로 사용되고 있다. 본 연구에 사용된 diode laser는 광감작제의 최대흡수 스펙트럼인 \(660 \mathrm{nm}\)의 레이저로서 새로 개발된 광감작제에 적합한 레이저라 할 수 있다. 광역학치료에 사용한 레이저의 방사방식에 따라서도 세포독성효과의 차이가 있을 수 있는데 필요한 광선의 양을 짧은 기간 동안 최대 동력으로 방사하여 인접한 정상세포에 특별한 손상 없이 종양세포에 집중적으로 조사하는 펄스 방식이 더 효과적이라고 하였다. 펄스 방식의 레이저는 일반적으로 CW방식의 레이저 보다 조직 내 침투효과가 더 깊고 레이저 발생시 나타나는 열도 낮은 것으로 알려져 있어 광역학치료의 효과를 높이는데 적합한 레이저라고 생각되나 \(660 \mathrm{nm}\)의 펄스형 레이저는 아직까지는 개발이 안되어 CW방식의 레이저를 사용하였다.</p><p>본 연구에서 사용된 광감작제는 녹조류인 Spirulina platensis의 chlorophyll a로부터 금속이온을 제거한 피오파이틴 a와 이의 피톨기를 가수분해 시킨 피오바이드 a로부터 개발 한 9-hydroxypheophorbide-a(9-HpbD-a)는 기존의 hematophorphyrin derivative HpD 광감작제가 갖는 단점을 보완할 수 있는 광감작제로 체내에서 배설되는데 시간이 오래 걸리는 단점을 줄여 체내의 누적을 방지할 수 있는 장점이 있다. 또한 광감작제의 최대 흡수파장이 높아지면 이러한 광감작제에 맞는 레이저를 선택하여야 하는데 가시광선 영역에서 높은 파장의 레이저일수록 조직에 침투되는 깊이가 깊어져 광역학치료의 효과를 높일 수 있다. 기존의 HpD 광감작제가 \( 630 \mathrm{nm} \) 영역의 최대 활성을 보이는 반면 9-HpbD-a의 최대 홉수 파장은 \( 660 \mathrm{nm} \)로 기존의 광감작제보다 높은 파장의 레이저를 사용할 수 있는 장점을 갖고 있다.</p><p>본 연구에서 세포 독성능이 가장 우수한 9-HpbD-a를 이용한 세포 독성능은 전처리된 광감작제의 농도가 높을수록 세포 생존율의 지수적 감소현상을 확인하였는데 광역학치료의 효과는 단순히 광감작제의 총 세포 내 농도보다는 얼마나 효과적으로 세포내 작용부위에 위치하는가 하는 세포내 분포가 더 중요하다고 하였다. 광감작제의 세포내 분포는 감작제의 물리화학적 성질에 따라 차이를 나타내는데 흔히 사용되는 HpD 류의 Photofrin, Photogem과 같은 친지질성 감작제나 5-ALA-induced protoporphyrin IX 등은 주로 사립체, 소포체막, 핵막 그리고 세포핵 주변에 축적된다. 반면에 A1PcS\(_{4}\), TPPS 등의 친수성 감작제는 세포막을 투과하는 성향이 적기 때문에 주로 간질내나 종양의 혈관기질에 축적된다. 광감작제의 약동학적 연구에 의하면 친지질성 감작제는 혈중 HDL, LDL 등의 지단백과 친수성 감작제는 주로 알부민과 결합하며 종양세포로 이동된 감작제는 선택적으로 홉수되어 정상조직과는 분포의 차이를 나타낸다. 산성 \( \mathrm{pH} \)의 종양조직은 친지질성 감작제에 친화력이 강한 기질로 구성되어 있고 종양세포는 LDL 수용체가 많이 분포되어 있는 특징적인 구조로 되어 있어서 감작제의 흡수정도가 정상조직과는 차이가 있다. 친지질성 감작제가 지질막을 통과하여 세포내 소기관과 결합하기 쉬워 광감작효과가 좋다고 하였다. 본 연구에 사용된 광감작제는 친수성 광감작제로 체내에서 대사되는 시간이 친지질성 광감작제보다 빠르다는 장점을 가지고 있고 기존의 광감작제와 동등한 세포 독성능을 확인하여 세포 내 독성효과를 나타내는 다른 기전이 존재함을 시사한다.</p><p>세포독성효과는 조사한 에너지량에 비례하여 증가되었는데 이는 세포내로 흡수된 감작제를 반응시킬 수 있는 광물리현상이 증가하기 때문인 것으로 생각된다. 9-HpbD-a 투여 후 레이저를 조사하기까지 9-HpbD-a와 배양시간에 따른 세포생존율은 6시간 이후부터 12시간까지 비슷한 세포 독성능을 확인하였고, 시간간격을 두지 않은 실험군과는 확연한 차이를 보였다. 이는 세포 내 광감작제의 침투시간이 6시간 이후부터 충분한 반응이 이루어졌음을 확인할 수 있었다. 이는 광역학치료 시 중요한 요소 중의 하나로 광감작제와 세포의 충분한 반응시간을 갖게 하는 더 높은 치료효과를 가져올 것이라고 사료된다.</p>