초록 ▼

Ⅰ. 배경지식
암은 몸의 특정 부위에서 비정상적인 성장을 하고 주변으로 퍼져나가 전이를 일으키는 질병이다. 2016년 세계보건기구 (WHO)의 발표에 따르면 암은 세계 최다 사망 원인 중에 하나이다. 암은 초기에 발견할수록 이로 인한 사망률은 현저히 낮아지므로 암의 조기 진단은 암으로 인한 사망률은 낮추는데 기여할 수 있다.

활성산소 (ROS)는 산소를 포함하며 화학적으로 반응성이 있는 물질을 의미한다. 적정 수준의 활성 산소 농도는 세포 주기와 같은 세포의 생물학적 기능을 촉진시키는 순기능을 한다 (Johanne

Ⅰ. 배경지식
암은 몸의 특정 부위에서 비정상적인 성장을 하고 주변으로 퍼져나가 전이를 일으키는 질병이다. 2016년 세계보건기구 (WHO)의 발표에 따르면 암은 세계 최다 사망 원인 중에 하나이다. 암은 초기에 발견할수록 이로 인한 사망률은 현저히 낮아지므로 암의 조기 진단은 암으로 인한 사망률은 낮추는데 기여할 수 있다.

활성산소 (ROS)는 산소를 포함하며 화학적으로 반응성이 있는 물질을 의미한다. 적정 수준의 활성 산소 농도는 세포 주기와 같은 세포의 생물학적 기능을 촉진시키는 순기능을 한다 (Johannes Boonstra et al, 2004). 또한 세포의 신호전달체계를 직접적으로 관여하여 세포의 성장 및 분열을 조절하며 싸이토카인의 생산을 촉진시켜 염증반응을 조절한다. 하지만 활성산소는 반응성이 너무 커 DNA, 단백질과 지질의 산화적 변형을 일으킬 수 있다. 또한, 과도한 양의 활성산소는 돌이킬 수 없는 산화적 손상을 일으키며 심한 경우 세포 사망에 이르게 할 수 있다 (Dunyaporn Trachootham et al, 2009). 암에서 활성산소는 암 세포의 비정상적인 성장을 촉진한다. 과도하게 생성된 활성산소를 제거하는 능력이 감소하고 암세포는 산화적 스트레스라는 상태에 빠지게 된다 (Shinya Toyokuni et al, 1995). 염증 세포에서는 iNOS (inducible nitric oxide synthase)를 통해 염증이 진행되는 동안 산화질소가 생성된다. 염증이 발암과 관련이 있다는 점이 밝혀져 있으며 발암은 활성산소에 의해 산화적 DNA 손상에 의해 발생한다 (Lisa M. Coussens et al, 2002, S. Perwez Hussain et al, 2003). 활성산소는 암과 염증의 발생과 진행을 일으키기 때문에 활성산소는 세포 현상과 관련해 많은 정보들을 가지고 있다 (Wen-Sheng Wu, 2006).

빌리루빈은 적혈구의 헴의 이화작용으로 생기는 노란색 부산물로 소수성 물질이다. 빌리루빈은 이것이 가지는 항산화 효과로 이목을 끌게 되었지만 소수성 특징으로 인해 활용을 하는데 그 활용성에 한계가 있었다 (Roland Stocker et al, 1987). 친수성의 폴리에틸렌 글리콜 (PEG)를 빌리루빈에 컨쥬게이션하여 양친매성의 특징을 가지며 스스로 나노입자를 형성할 수 있는 페길화된 빌리루빈 (PEG-BR)을 만들었다 (Yonghyun Lee et al, 2016). 빌리루빈 나노입자 (BRNP)는 친수성과 소수성의 약물을 모두 나노입자에 넣을 수 있어 약물 전달체로 이용이 가능하다. 또한 빌리루빈이 금속과 결합하여 담석 형성을 하듯 빌리루빈 나노입자에 금속을 결합하여 이의 활용성을 높일 수 있다 (Dong Yun Lee et al, 2017).

자기공명영상 (MRI)는 현재 몸에 있는 기관들에서의 질병들을 촬영하는 의료용 영상 기계로 사용하고 있다. MRI와 CT 모두 몸속의 깊은 조직까지 이미징을 할 수 있는 장점을 가지고 있지만 CT는 촬영시 X선을 이용하여 방사선을 많이 생성하지만 MRI는 자기장을 이용하기에 인체에 해를 끼치지 않는다. 즉, MRI는 살아있는 상태로 높은 공간 해상도로 3차원 이미징을 안전하게 할 수 장비이다.

자기공명영상의 이미지의 대조비를 증가시키기 위해 물의 완화시간 (relaxation time)을 짧게 할 수 있는 조영제가 필요하다. 클리닉에서는 FDA에서 사용을 허락한 조영제로써 가돌리늄을 이용한 조영제 (GBCAs)를 사용하였다. 가돌리늄이 세포 독성이 강하지만 유기물 기반의 킬레이터와 결합을 하면 금속 이온이 안전하게 원하는 부위에 전달되고 배출될 수 있다 (William P. Cacheris et al, 1990). 하지만 가돌리늄이 몸에서 배출되지 않아 신경 독성을 일으킨다는 여러 논문들이 나오고 있으며 2017년 FDA에서 가돌리늄 기반의 조영제의 사용을 유보하라고 경고한 바 있다 (Robert J. McDonald et al, 2015, J. Ramalho et al, 2016).

가돌리늄에 비해 독성이 적은 망간 이온을 빌리루빈 나노입자에 결합시켜 킬레이터가 필요하지 않는 자기공명영상 조영제를 만들었다. 암과 염증 발생과 진행에 중요한 역할을 하는 활성산소와 반응하면 빌리루빈 나노입자가 와해되고 그 결과 결합하고 있던 망간이 방출되며 물과의 상호작용이 강해져 자기공명영상 T₁ 신호의 세기가 세지게 된다. 이러한 특성을 이용하여 in vivo에서 활성산소를 이미징 하고자 한다.

(출처 : 본문 Ⅰ. 배경지식 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• Ⅰ. 배경지식 ... 3
• Ⅱ. 연구의 필요성 ... 5
• Ⅲ. 연구의 목표 ... 6
• Ⅳ. 연구수행 내용 ... 7
• Ⅴ. 결론 (성과요약 및 기대 효과 등) ... 15
• Ⅵ. 상세 실험방법 ... 15
• Preparation and characterization of MnBRNPs ... 15
• Encapsulation of doxorubicin ... 15
• Mn2+ release test ... 16
• MRI contrast agents ... 16
• MRI phantom imaging ... 16
• In vivo MR Imaging ... 16
• Ⅶ. Reference ... 17
• 끝페이지 ... 18