전갈의 독으로 암을 추적한다: 맹독이 밝혀준 뇌종양의 위치

 

공포의 상징이 된 전갈, 의학의 열쇠가 되다

전갈은 고대 이집트 시대부터 오늘날까지 공포와 위협의 상징으로 여겨져 왔다. 주로 사막이나 열대 지역에 서식하며, 집게발과 독침을 이용해 먹이를 마비시키는 전갈은 흔히 위험한 존재로 인식된다. 그러나 최근 과학은 이 무서운 생물을 전혀 다른 시선으로 바라보기 시작했다. 놀랍게도, 전갈의 독이 난치성 암 중 하나인 뇌종양을 정밀하게 추적할 수 있는 생체 마커로 활용될 수 있다는 연구 결과가 나왔기 때문이다.

실제로 미국과 유럽의 여러 암 연구소에서는 전갈 독의 일부 성분을 정제해 글리오블라스토마(Glioblastoma)와 같은 악성 뇌종양의 위치를 실시간으로 찾아내는 데 성공했다.^[각주:1] 이 기술은 단순한 실험실 연구를 넘어, 실제 수술 현장에서 정확도를 높이고 생존율 향상에도 기여하는 혁신적인 도구로 주목받고 있다.

뇌종양 수술은 특히 정밀함이 생명이다. 중요한 뇌 기능을 해치지 않고 종양만을 정확히 제거해야 하기 때문에, 일반적인 영상 진단이나 외과적 시야에는 한계가 있다. 이런 한계를 극복하기 위해 과학자들은 전갈 독에 포함된 특정 펩타이드가 종양 세포에만 선택적으로 결합하는 성질을 이용해, 수술 중 실시간으로 종양 경계를 확인할 수 있는 기술을 개발했다. 이제 전갈의 맹독이 어떻게 의학 영상 기술과 융합되어 암을 ‘빛나게’ 만들었는지, 그리고 이 과정에서 전갈이라는 존재가 어떻게 과학적 가치를 갖게 되었는지를 살펴보자.

전갈독에서 추출한 ‘광대뇌펩타이드’

전갈의 독은 여러 펩타이드와 효소가 복합적으로 섞인 물질이다. 이들 중 일부는 신경계에 작용해 마비를 유도하고, 다른 일부는 세포막을 손상시키며 염증을 일으킨다. 그중에서도 데스모스트스티그마 전갈(Leiurus quinquestriatus)에서 추출한 클로로톡신(Chlorotoxin, CTX)은 의학계의 큰 주목을 받고 있다. 이 펩타이드는 뇌종양 세포 표면에 과다 발현되는 MMP-2(Matrix Metalloproteinase-2) 단백질과 결합하는 독특한 성질을 가지고 있다.^[각주:2]

클로로톡신은 약 36개의 아미노산으로 이루어진 소형 펩타이드로, 종양 세포에 특이적으로 달라붙으며 정상적인 신경세포에는 거의 영향을 주지 않는다. 이 특성을 바탕으로 과학자들은 클로로톡신에 형광 염료를 붙인 'Tumor Paint' 라는 개념을 고안했다. 이 기술 덕분에 종양 부위가 수술 중 실시간으로 빛나듯 시각화되어, 외과의가 건강한 뇌 조직은 그대로 두고 종양만 정확히 제거할 수 있게 된다.^[각주:3]

최근에는 형광 염료뿐만 아니라 방사성 동위원소, 나노입자, MRI 조영제 등 다양한 물질을 클로로톡신과 결합한 기술들이 개발되고 있으며, 이들은 기존 수술 방식의 패러다임을 바꾸는 중이다.

무엇보다 주목할 점은, 이러한 혁신 기술이 ‘전갈의 맹독’ 에서 출발했다는 사실이다. 이는 독성 물질도 세포 단위에서 고도의 정밀한 상호작용을 수행할 수 있는 ‘자연이 만든 생체 센서’ 가 될 수 있음을 보여주는 대표적인 사례다.

Tumor Paint의 가능성

이 기술은 이제 실험실 단계를 넘어 실제 환자에게 적용되는 임상 단계에 진입했다. 미국 워싱턴 대학교 신경외과팀과 Fred Hutchinson Cancer Research Center는 클로로톡신 기반 형광물질을 사용해 글리오블라스토마 수술의 정밀도를 높이는 임상시험을 진행했다. 이 프로젝트는 ‘Tumor Paint BLZ-100’ 이라는 이름으로 알려져 있으며, 2018년부터 일부 희귀암 환자에게 조기 임상 적용이 이뤄졌다.[footnote] Blanco E, et al. (2020). Tumor Paint BLZ-100 Phase I Clinical Study Summary. Clinical Cancer Research. [PubMed PMID: 31959603] [footnote]

Tumor Paint는 종양 세포를 형광으로 ‘빛나게’ 만들어 눈으로는 잘 보이지 않던 암세포의 잔여 부위를 탐지할 수 있게 한다. 특히 어린이 뇌종양처럼 경계가 불분명한 경우에서 그 효과가 탁월하게 나타났으며, 초기 임상 결과는 안전성과 효과 면에서 모두 긍정적이었다. 이 기술은 피부암, 유방암, 흑색종 등 다양한 암종에도 확장 가능성을 보여주고 있으며, 종양 영상 기술의 범위를 빠르게 넓히고 있다.

또한 클로로톡신은 뇌종양 외에도 전립선암이나 폐암과 같은 다른 암의 표적 전달체로도 활용이 가능하다. 이를 기반으로 한 나노 전달 플랫폼(Nano-CTX)도 활발히 연구되고 있으며, 암 수술과 정밀 치료 분야에서 큰 기대를 모으고 있다. 이처럼 전갈 독에서 유래한 기술은 단순한 보조 수단을 넘어, 암 치료의 방식 자체를 혁신하는 데 기여하고 있다.

공포의 독에서 인류를 구하는 분자센서로

전갈은 오랫동안 인간에게 위협적인 존재로 인식되어 왔다. 하지만 클로로톡신이라는 펩타이드의 발견은 전갈에 대한 시선을 완전히 바꿔놓았다. 이제 전갈의 독은 생명을 위협하던 존재에서 인류 생명을 구하는 생명과학의 열쇠로 재조명되고 있다. 이것은 생물 독성을 단순히 위험한 것으로만 여겨서는 안 된다는 중요한 메시지를 던진다.

독은 스스로 선하거나 악하지 않다. 우리가 그것을 얼마나 잘 이해하고, 어떻게 활용하느냐에 따라 그 가치는 완전히 달라질 수 있다. 전갈 독이 암세포를 ‘빛나게’ 만들어 수술의 정확도를 높이고 환자의 생존율을 끌어올릴 수 있다는 사실은, 과학이 자연 속에서 위험을 기회로 바꾸는 방식을 상징적으로 보여준다.

더 나아가 클로로톡신은 향후 약물 전달 플랫폼, 종양 유전자 마커, 정밀 진단 기술 등 다양한 의학 분야로 확장될 가능성을 갖고 있다. 단순한 치료 보조제를 넘어, 정밀의학의 미래를 여는 도구가 되고 있는 것이다. 공포의 상징이었던 전갈이 인류의 희망이 된 지금, 우리는 그 전환의 순간에 과학적 호기심과 윤리적 책임이라는 두 나침반을 꼭 쥐고 있어야 한다.

 

 

 

참고 문헌 

1. Veiseh O, et al. (2007). Tumor paint: a chlorotoxin:Cy5.5 bioconjugate for intraoperative visualization of cancer foci. Cancer Research. [PubMed PMID: 17804715] 
2. Deshane J, et al. (2003). Targeted imaging of glioma cells in vivo with chlorotoxin:Cy5.5 conjugate. Neuro-Oncology. [PubMed PMID: 14690562] 
3. Soroceanu L, et al. (1999). Identification of IGFBP2 as a ligand for chloride channel protein in glioma cells. Nature Medicine. [PubMed PMID: 10086395] 
4. Blanco E, et al. (2020). Tumor Paint BLZ-100 Phase I Clinical Study Summary. Clinical Cancer Research. [PubMed PMID: 31959603] 

1. Veiseh O, et al. (2007). Tumor paint: a chlorotoxin:Cy5.5 bioconjugate for intraoperative visualization of cancer foci. Cancer Research. [PubMed PMID: 17804715] [본문으로]
2. Deshane J, et al. (2003). Targeted imaging of glioma cells in vivo with chlorotoxin:Cy5.5 conjugate. Neuro-Oncology. [PubMed PMID: 14690562] [본문으로]
3. Soroceanu L, et al. (1999). Identification of IGFBP2 as a ligand for chloride channel protein in glioma cells. Nature Medicine. [PubMed PMID: 10086395] [본문으로]