양전자방출단층촬영(Positron Emission Tomography, 이하 PET)은 양전자를 방출하는 방사성 동위원소를 이용한 핵의학적 영상검사법 중 하나다. 서울아산병원 PET 코어랩에서는 살아있는 소동물에게 양전자방출 방사성의약품을 주사해서 정상 혹은 질병모델의 마우스나 랫의 병태생리 및 생화학적 대사과정을 PET 장비로 3차원 영상을 얻어 육안 및 정량적으로 평가할 수 있는 분자영상 연구를 지원하고 있다.

“조직검사 없이 특정 유전자 변이를 확인할 수 있는 방법이 있을까요?”

H사는 국책과제를 통해 EGFR 수용체 변이의 비소세포성폐암 발암유전자를 가진 변이암에 선택적인 활성을 보이는 표적항암제를 개발 중이다. 이 항암제를 적용하려면 폐 조직검사를 통해 EGFR 유전자 변이여부를 확인해야 하지만 일부 환자는 조직검사가 불가능해 확인이 어려웠다. H사는 이 문제를 해결하기 위해 PET 코어랩에 ‘EGFR 수용체 변이의 구조기반 PET 프로브’ 개발을 요청했다. 공동연구 끝에 개발에 성공한 프로브는 미국 식품의약국 승인까지 받았다.

“신경손상을 PET영상을 이용해 평가할 수 있을까요?”

근전도 검사는 신경병증의 필수적인 검사이지만 환자의 고통을 수반하고 검사자의 주관적 판단이 많이 개입되는 문제가 있다. 비침습적인 대안을 찾던 서울아산병원 재활의학과 O교수는 탈신경근육 주변의 특정 단백질의 발현이 증가한다는 사실에 주목해 PET 영상으로 신경손상을 평가하고 싶다며 PET 코어랩에 도움을 요청했다. 연구를 진행한 결과 탈신경근육 동물모델에서 신경손상 정도 및 시간에 따른 변화를 평가하는 데 성공했다.

“정맥주사한 시험약의 체내분포를 PET 영상으로 보고 싶어요.”

L사는 박테리아에 의한 감염증 치료제로 옥사졸리디논계 항생제를 개발 중이다. 임상시험 중인 신약의 투여경로를 경구제에서 주사제로 변경하기 위해 실험 쥐에게 시험약을 정맥주사 한 후 체내분포를 확인하는 연구를 PET  코어랩과 진행했다. 연구 결과 동위원소로 표지된 시험약이 체내 주요 장기내 섭취, 배출되는 것을 PET 영상을 통해 실시간으로 확인할 수 있었다. 이 연구는 현재 임상 2상까지 통과했다.

“CAR-T 세포 치료제의 체내 분포 분석 및 실시간 추적이 가능할까요?”

서울의대 O교수는 키메라항원수용체 T세포(CAR - T) 치료제의 안정성을 평가할 수 있는 기술개발 및 표준화에 대한 과제를 제안해 우리 병원 핵의학과 O교수와 함께 수행했다. 연구팀은 CAR - T 세포에 동위원소를 직접, 간접 표지하는 방법으로 체내 분포 및 혈중 거동을 분석하는 PET 영상 플랫폼을 확립했다.

▲ 융합연구지원센터 김석영 교수, 핵의학과 김재승 교수, 융합연구지원센터 정진화 연구원이 연구디자인에 대해 논의하고 있다.

“Seeing is believing.” 영상학 분야의 발전으로 과거보다 저렴한 가격에 더 정밀한 검사가 가능해졌다. 이로 인해 많은 질병을 조기에 진단하고 치료할 수 있게 됐다. 그 중 PET 영상법은 해부학적인 정보를 제공하는 CT, MRI, US 등과 달리 체내 각 기관이나 질환 부위의 다양한 생리학적 활동과 대사 등 생화학적인 변화를 측정할 수 있어 방사성의약품에 따라 암, 염증성 질환, 심장 질환, 알츠하이머 치매, 파킨슨병 등 다양한 질환의 진단에 유용하게 사용되고 있다.

서울아산병원 융합연구지원센터 PET 코어랩은 서울아산병원 핵의학과 김재승·오승준·오정수·이상주 교수, 융합의학과 김석영 교수를 비롯한 임상, 전임상, 방사화학, 영상분석 전문가 등이 협업하여 방사성의약품을 이용한 전임상 연구를 지원하고 있다. 뿐만 아니라 신약후보물질에 방사성동위원소를 표지한 후 신약후보물질의 체내 표적, 비표적 장기 분포 및 약동학을 비침습적, 정량적으로 평가할 수 있는 연구를 지원하고 있다. 최근에는 PET 영상이 가능하도록 리포터 유전자가 포함된 CAR 벡터를 이용한 CAR-T 세포 영상 플랫폼을 구축했다. 또한 신규 CAR-T 세포 치료제에 대한 전임상 공동 연구 및 치매극복과제 공동 연구팀을 구성하여 알츠하이머병, 뇌염증성 질환 등 다양한 뇌질환을 타겟으로 하는 신규 방사성의약품 개발연구 등을 지원하고 있다.

PET 코어랩의 담당 연구교수인 김석영 교수는 서울아산병원 핵의학과 연구원으로 재직 중 울산의대 대학원 박사과정을 통해 핵의학영상 중개연구 전문가로서의 역량을 키웠고 미국 피츠버그의대에서 박사 후 과정을 거치면서 기초연구에 대한 경험을 쌓았다. PET 코어랩을 이용하고자 하는 연구자들은 사전논의를 통해 연구디자인을 확정하고 PET 코어랩에서 제공하는 실험계획서를 작성하여 제출하면 승인 후 실험이 진행된다. PET 코어랩은 핵의학 영상연구에 관심있는 연구자들에게 최적의 연구지원을 제공할 준비가 돼 있다.

서울아산병원 융합연구지원센터 양전자방출단층촬영(PET) 코어랩

•책임교수 : 서울아산병원 핵의학과 김재승 교수

•담당교수 : 서울아산병원 융합연구지원센터 김석영 교수

•담당연구원 : 서울아산병원 융합연구지원센터 정진화 연구원

•위치 : 서울아산병원 교육연구관 6층

•연구 지원 서비스

   - 연구 디자인, 최적 방사성의약품 및 영상기법 도입

   - PET 영상 획득 및 데이터 분석지원

   - 개별 연구자 수요 맞춤 PET 영상 플랫폼 지원

   - 개별 연구자 수요 맞춤 핵의학 관련 in vitro, ex vivo 실험 지원

※ 서울아산병원 융합연구지원센터는 연구 고도화와 전문연구 활성화를 목적으로 여러 코어랩을 구성했습니다. 각각 전문화된 코어 기술의 효율적 운용은 서울아산병원이 미래 성장 동력으로 연구 역량을 강화하는 데 크게 기여할 것으로 기대됩니다.