🔊 수술 없이 암을 치료한다? 초음파가 바꾸는 암 치료의 미래

 

실험실 소음에서 시작된 기적 같은 발견

미시간 대학교에서 박사과정을 밟고 있던 전 쉬(Zhen Xu) 교수는 2000년대 초반, 수술 없이 병든 조직을 제거할 방법을 연구하고 있었어요. 초음파를 이용해 돼지 심장 조직을 분해하는 실험이었는데, 한 가지 골칫거리가 있었죠. 실험실 동료들이 소음 때문에 계속 불평을 했던 거예요.

동료들을 배려해서 초음파 펄스 빈도를 높였더니 놀라운 일이 벌어졌어요. 소음도 줄었을 뿐만 아니라, 조직 파괴 효과가 이전보다 훨씬 더 좋아진 거예요. 1분도 안 돼서 돼지 심장 조직에 구멍이 뚫리는 걸 목격한 전 교수는 "꿈을 꾸는 줄 알았다"고 회상했어요.

이렇게 우연히 발견된 기술이 바로 '히스토트립시(Histotripsy)'예요. 그리고 이 발견은 20년이 지난 지금, 암 치료의 패러다임을 완전히 바꾸고 있답니다.

FDA 승인 받고 실전에 투입된 히스토트립시

히스토트립시는 2023년 10월 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받아 간암 치료에 정식으로 사용되기 시작했어요. 전 교수의 기술을 상용화하기 위해 설립된 히스토소닉스(HistoSonics)라는 회사가 진행한 소규모 연구에서는 간 종양의 95%에 대해 기술적 성공을 거뒀다고 해요.

2024년 6월에는 영국이 유럽 국가 중 최초로 히스토트립시를 승인했고, 영국 국가보건서비스(NHS)를 통해 제공되기 시작했어요. 복통이나 내부 출혈 같은 부작용이 발생할 수 있지만, 연구 결과에 따르면 합병증은 드물고 일반적으로 안전한 방법이라고 해요. 대부분의 시술은 1~3시간 내에 끝나고, 환자들은 당일 귀가가 가능하답니다.

글로벌 암 치료 시장 규모는 2024년 기준 약 1,890억 달러(약 252조 원)로 추산되며, 2030년까지 연평균 7.4% 성장이 예상된다고 해요. 이 중 비침습적 치료 기술에 대한 수요가 빠르게 증가하고 있어서, 히스토트립시 같은 혁신 기술의 시장 전망은 매우 밝은 편이에요.

초음파로 암을 어떻게 파괴할까?

많은 분들이 '초음파'라고 하면 임신 중 받는 초음파 검사를 떠올리실 거예요. 의료 영상을 만들 때는 고주파 음파를 몸속으로 보내고, 내부 조직에서 튕겨 나온 음파를 센서가 감지해 이미지로 만들어내죠.

하지만 암 치료에서는 완전히 다른 방식으로 사용돼요. 초음파를 종양의 작은 부위에 집중시켜 파괴하는 거예요.

간암 치료용 히스토트립시 장치는 약 2×4밀리미터, 그러니까 색연필 끝 정도 크기의 초점 영역에 초음파를 집중시켜요. 로봇 팔이 변환기를 종양 위로 안내해 정확한 부위를 타겟팅하죠.

초음파는 빠른 폭발 형태로 전달돼요. 이 펄스들은 마이크로초 단위로 팽창했다가 붕괴하는 작은 '미세기포'를 만들어내고, 이 과정에서 종양 조직이 분해되는 거예요. 그럼 환자의 면역 체계가 남은 조직 잔해를 자연스럽게 청소하게 된답니다.

무엇보다 좋은 점은 빠르고, 독성이 없으며, 비침습적이라는 거예요. 종양은 보통 한 번의 세션으로 파괴되지만, 여러 개의 병변이 있거나 큰 종양이 있는 환자는 여러 차례 치료가 필요할 수 있어요.

아직 남은 숙제들

물론 히스토트립시에도 아직 답하지 못한 질문들이 있어요. 치료 후 암 재발에 대한 장기 데이터가 아직 충분하지 않거든요. 일부 연구자들은 종양을 체내에서 분해하면서 암세포가 다른 부위로 이동해 새로운 암을 유발할 수 있다는 우려를 제기하기도 했어요. 하지만 동물 실험에서는 아직까지 이런 우려가 현실화되지 않았다고 해요.

또한 모든 암에 효과적인 건 아니에요. 뼈가 초음파를 차단할 수 있어서 특정 위치의 종양은 치료할 수 없고, 폐 같은 기체로 채워진 장기에서 히스토트립시를 사용하면 주변 건강한 조직이 손상될 위험이 있어요. 하지만 히스토소닉스는 현재 신장과 췌장 종양 치료 가능성을 연구하고 있답니다.

최근 통계에 의하면 간암은 전 세계적으로 암 사망 원인 3위를 차지하고 있으며, 매년 약 90만 명이 새롭게 진단받고 있어요. 특히 아시아 지역에서 발병률이 높은 편이라, 히스토트립시 같은 새로운 치료법에 대한 기대가 큰 상황이에요.

초음파로 암을 '요리'하는 HIFU 기술

히스토트립시가 암 치료에 초음파를 사용하는 첫 사례는 아니에요. 고강도 집속 초음파(HIFU)라는 더 오래되고 확립된 기술도 종양을 공격하는 데 사용될 수 있거든요.

버지니아 대학교 집속 초음파 암 면역치료 센터의 공동 책임자인 리처드 프라이스는 이렇게 설명해요. "화창한 날 돋보기를 들고 마른 잎사귀 위에 대면 실제로 불을 붙일 수 있죠. HIFU는 본질적으로 암 조직에 같은 일을 하는 거예요. 다만 음파 에너지를 사용하는 거죠."

집속된 초음파 폭발을 종양에 가해 조직을 본질적으로 '요리'하는 열을 발생시키는 거예요. 종양학 분야에서 HIFU는 전립선암을 치료하는 비침습적 방법으로 가장 잘 알려져 있어요. 2025년 연구에 따르면 수술만큼 효과적인 것으로 보인답니다.

환자들은 깨어났을 때 약간의 통증과 배뇨 부작용을 경험할 수 있지만, 회복은 일반적으로 수술 같은 집중 치료보다 빠르다고 해요. 전립선암은 남성암 중 발병률 1위로, 매년 전 세계에서 약 140만 명이 진단받고 있어요. 이런 환자들에게 HIFU는 수술 부담을 줄일 수 있는 훌륭한 대안이 되고 있죠.

히스토트립시와 HIFU 치료는 모두 일반적으로 전신 마취 상태에서 시행돼요. 환자가 치료 중에 움직이지 않아야 주변 장기나 조직이 우발적으로 손상될 가능성을 최소화할 수 있거든요. 다만 히스토트립시는 HIFU에서 발생하는 열을 생성하지 않기 때문에 주변 건강한 조직을 손상시킬 위험이 더 적어요.

초음파와 다른 치료법의 환상적인 조합

초음파의 힘은 기존 암 치료법과 결합하면 더욱 강력해질 수 있다고 연구자들은 말해요.

예를 들어, 최근 연구에 따르면 미세기포를 혈류에 주입하고 초음파로 자극하면 혈액-뇌 장벽을 일시적으로 열 수 있다고 해요. 이 장벽은 보통 혈류의 독소가 뇌에 들어가 손상을 입히는 것을 막아주죠. 하지만 암 치료 중에 의도적으로 이것을 열면 약물이 공격하려는 종양에 도달할 수 있게 된답니다.

"비침습적인 부분도 멋지지만, 약물 전달 요소는 정말 다른 곳에서는 찾아볼 수 없는 거예요." 프라이스가 말했어요.

캐나다 온타리오의 써니브룩 보건과학센터 연구원인 디파 샤르마는 이런 이점이 뇌암에만 국한되지 않는다고 해요. 그녀는 여러 암 유형에 걸쳐 초음파와 미세기포의 조합을 연구했는데, 이것이 광범위하게 약물 전달을 개선할 수 있다는 걸 발견했대요.

샤르마의 연구는 또한 초음파로 강화된 미세기포가 종양의 혈관계를 손상시켜 더 많은 세포 사멸을 유도함으로써 방사선 치료의 효과를 높일 수 있다고 시사해요. 이런 발견은 의사들이 초음파와 미세기포와 함께 사용하면 화학요법이나 방사선 같은 독성 암 치료를 더 적은 양으로 사용할 수 있다는 걸 의미한답니다.

"방사선 치료는 암을 치료하지만 많은 장기적인 부작용도 일으켜요." 샤르마가 말했어요. 초음파로 자극된 미세기포 덕분에 효과가 강화될 수 있다면, 이론적으로 의사들은 더 낮은 용량으로 같은 치료 효과를 얻으면서 파괴적인 부작용은 줄일 수 있다는 거죠.

면역치료와의 시너지, 미래의 희망

초음파는 면역치료와도 좋은 짝을 이루는 것 같아요. 면역치료는 면역 체계를 자극해 몸의 자연 방어를 피하거나 숨어 있을 수 있는 암세포를 공격하도록 하는 치료 방법이에요.

집속 초음파가 종양을 가열하고 손상시키면서, 이런 조직이 면역 체계에 더 잘 보이게 되는 것 같다고 프라이스는 말해요. 그래서 면역 체계의 방어에 더 취약해진다는 거죠.

면역치료 시장은 최근 몇 년간 급격히 성장하고 있어요. 2024년 기준 전 세계 암 면역치료 시장 규모는 약 1,200억 달러(약 160조 원)로 추산되며, 2030년까지 연평균 12% 이상 성장할 것으로 예상된다고 해요.

미래 연구의 방향은 이런 조합이 진행성 암에도 효과가 있는지 확인하는 거라고 프라이스는 말해요. 전이성 암은 국소 질환보다 치료하기 훨씬 어려워요. 암이 몸 전체로 퍼지면 단일 종양을 제거하는 것만으로는 충분하지 않거든요.

궁극적인 목표는 언젠가 임상의들이 초음파를 사용해 한 종양을 분해함으로써 숨어 있던 것을 유인하고, 면역 체계가 그 특성을 파악해 몸의 다른 곳에 있는 암세포에 대해 전신적인 공격을 시작하도록 할 수 있는지 여부라고 프라이스는 말해요. 이건 아직 어떤 종류의 임상시험에서도 테스트되지 않았지만, 이론적으로 의사들은 "한 종양을 치료함으로써 10개, 15개, 20개의 종양을 치료할 수 있다"는 거죠.

물론 초음파와 면역치료에 대한 임상시험은 아직 비교적 초기 단계라고 프라이스는 경고해요. 즉, 이 결합된 접근법이 언제, 어떻게 환자 치료를 바꿀 수 있을지 알려면 훨씬 더 많은 연구가 필요하다는 뜻이죠.

암 치료의 새로운 시대를 여는 초음파

하지만 이미 사용 중인 초음파 접근법들은 종양학에서 새로운 시대를 열고 있어요. 수술, 화학요법, 방사선 같은 효과적이지만 파괴적인 치료법을 대체하거나 최소한 개선하는 것을 목표로 하고 있죠.

"암은 끔찍해요." 전 쉬 교수가 말했어요. "더 나쁜 건 암 치료예요."

초음파가 암의 '마법 같은 치료법'은 아니라고 전 교수는 말해요. 다른 의료 치료법처럼 단점과 한계가 있죠. 하지만 수십 년 전 실험실 동료들을 성가신 소음에서 구할 수 있었던 것처럼, 전 교수는 자신의 발견과 다른 과학자들의 발견이 앞으로 수년 동안 환자들이 불필요한 고통을 피할 수 있도록 도울 것이라고 희망하고 있답니다.

초음파 기반 암 치료는 아직 완벽하지 않지만, 수술 없이 종양을 제거하고, 부작용을 줄이고, 기존 치료법의 효과를 높일 수 있는 가능성을 보여주고 있어요. 실험실의 작은 우연이 20년 후 수많은 환자들에게 희망을 주는 혁신 기술로 발전했듯이, 의료 기술의 발전은 계속해서 환자들에게 더 나은 삶의 질을 제공하고 있답니다. 앞으로 초음파 치료가 더 많은 암 종류에 적용되고, 다른 치료법과의 시너지를 통해 더욱 발전하길 기대해봅니다.