갑상선암 알파 치료 동향



서울대학교 의과대학 핵의학교실
천 기 정


방사성 요오드(I-131)는 전이성 분화 갑상선암 환자에게 80여년 이상 임상적으로 유용하게 사용되어 왔다. 요오드-131은 세포막에 발현된 요오드 전달체(Na/I symporter, NIS)를 통해 갑상선암 세포에 선택적으로 섭취되어 베타선으로 암세포를 치료하는 기전을 이용하고 있다. 그러나 일부 환자에서는 전이병소에 요오드 섭취를 보이는데도 불구하고 요오드-131치료에 충분히 반응하지 않는 경우도 있다. 분자표적인 NIS의 발현은 충분하지만 요오드-131을 이용한 베타선에 대한 치료효과가 충분하지 않은 것이다. 이러한 경우에는 베타선 보다 방사선 에너지 전달이 큰 알파선을 방출하는 핵종을 사용하여 치료효과를 극대화할 다른 전략이 필요하다.

아스타틴-211 (At-211)은 표적 방사성핵종 치료를 위한 알파선 방출 동위원소 중의 하나로서 요오드와 화학적으로 유사한 특성을 갖고 있어 방사성동위원소 표적치료의 해법으로서 점점 더 많은 관심을 받고 있다. 주기율표를 보면 아스타틴-211은 요오드-131과 같이, 모두 할로겐족에 해당하는 원소이다. 따라서 아스타틴-211은 요오드-131과 화학적으로 매우 유사한 특성을 갖게 되어 생체 내에서도 상호 비슷한 체내동태를 보이는 것이다. 물리적으로는 아스타틴-211의 반감기는 7.2시간으로 요오드-131의 반감기인 약 8.0일 (192시간)에 비하여 20배 정도 매우 짧은 편이어서 체내 체류 시간이 짧은 편이지만, 아스타틴-211의 선형 에너지 전달율(linear energy transfer, LET)은 100 ~130 keV/μm으로 요오드-131의 LET(약 0.25 keV/μm)보다 약 400배 이상 높아 세포치료효과가 확연히 클 것을 예상할 수 있다. 산술적으로만 보더라도, 갑상선암 세포에 아스타틴-211이 동일한 방사능으로 투여 시, 약 20배 정도 더 큰 에너지를 전달하여 치료효과를 높일 수 있는 것이다. Carlin 등(1)이 NIS를 통한 아스타틴-211과 요오드-131 의 섭취를 비교하여 아스타틴-211이 요오드-131을 대체하여 사용할 수 있는 가능성을 세포 수준에서 제시한 이후, 2022년에는 Watabe 등(2)이 갑상선암 마우스 모델에서 아스타틴-211이 요오드-131보다 우수하다는 치료 성적을 보고하여 아스타틴-211을 이용한 알파선 방출 핵종을 이용한 방사성동위원소 표적치료의 가능성을 제시하였다. 이러한 축적된 실험 결과를 기반으로 최근 일본에서는 요오드-131을 대체할 치료제로 아스타틴-211을 분화성갑상선암 치료에 적용하기 위하여 임상시험이 시작되었다고 한다.

국내에서도 희소식이 있었다. 2021년 3월, 한국원자력의학원(Korea Institute of Radiological and Medical Science, KIRAMS)은 국내 최초로 아스타틴-211을 생산·분리·정제하는 시스템을 구축하여 암 치료를 위한 알파선 방출 방사성동위원소를 생산할 수 있게 된 것이다. 그럼에도 불구하고 임상에 적용하기 까지는 해결하여야 할 숙제가 아직 남아 있다고 한다. 임상에 사용할 수 있을 만큼 충분한 양의 아스타틴-211을 생산하기 위해서 추가 생산 시스템 도입이 필요하고 이를 계획하고 있다고 한다. 국내에서도 조속한 시일 안에 알파선 방출핵종을 이용한 치료용 방사성동위원소 생산 기반이 확충되고 안정적으로 치료용 방사성핵종이 공급되어 난치성 환자들에게 새로운 치료 기회를 제공하고 신치료법을 활발히 개발할 수 있는 환경이 조성되기를 기대한다.

  • 1. Carlin S, Mairs RJ, Welsh P, Zalutsky MR. Sodium-iodide symporter (NIS)- mediated accumulation of [211At]astatide in NIS-transfected human cancer cells. Nucl Med Biol. 2002;29:729-739.
  • 2. Watabe T, Liu Y, Kaneda-Nakashima K, Sato T, Shirakami Y, Ooe K, Toyoshima A, Shimosegawa E, Wang Y, Haba H, Nakano T, Shinohara A, Hatazawa J. Comparison of the Therapeutic Effects of [211At]NaAt and [131I]NaI in an NIS-Expressing Thyroid Cancer Mouse Model. Int J Mol Sci. 2022 Aug 21;23(16):9434.