낮은 강도의 전기장을 이용하여 암 세포의 분열 작용을 교란, 뇌암 종양의 성장을 억제할 수 있다는 연구 결과가 실험실 및 적은 수의 사람들을 대상으로 수행된 연구에서 제기되었다. 따라서 암의 진행을 억제하는데 전기장이라는 새로운 무기가 발견된 셈이다. 이와 같은 연구 결과는 이스라엘 하이파 시의 이스라엘 기술 연구소의 Yoram Palti 박사 연구팀이 Physics Today 학술지의 8월호에 발표된 논문에서 제시되었는데, 연구팀은 교류 전자장을 1 초에 수십만 번의 펄스 형태로 암 세포에 인가하였다. 이 전기장의 세기는 1 센티미터 당 1에서 2 볼트 단위로, 이 정도의 전기장 크기는 세포에 열을 가하는 정도만 간주되어왔다. 그러나 연구팀은 수년에 걸친 연구 실험을 통하여 이 정도의 전기장 강도일지라도 암 세포의 분열 작용을 교란시키기 충분하다는 결론을 얻게 되었다.
연구팀은 실험실 및 동물 실험을 통하여 전기장의 암 세포 교란 효과를 확인한 다음에 실제로 암 환자를 대상으로 암 치료 효과가 있는지 여부를 확인하는 작업을 시작하였는데 특히 생존율이 매우 낮은 뇌암의 일종인 재발성 다형성 교모세포증 환자에게 적용되었다. 이 환자들 모두 암 치료를 받았지만 암이 재발하였다. 연구진은 이들의 두피에 전극을 부착한 다음에 200 kHz 전기장 하루에 18시간 동안 일정한 시간 간격으로 인가하였다. 그 결과 뇌암이 진행되는 속도가 느려지고 (26주 걸린 환자들이 제일 많았다) 일부 환자의 경우는 뇌암 종양이 축소된다는 사실이 발견되었으며 환자의 생존 기간도 증가하게 되었다. (62주 생존 기간을 가진 환자들이 제일 많았다). 그러나 이번 연구에서는 대조 실험 집단이 없었기 때문에 연구팀은 과거의 재발성 다형성 교모세포증 환자에 관한 임상 데이터를 비교하였는데, 이 환자들의 종양 성장 기간은 평균 10주 그리고 생존 기간은 30주이었다. 또한 전기장 치료를 받았던 10명의 환자 중에서 3명은 전기 자극 치료를 받으면서 2년 이상 생존하였는데 이러한 연구 결과는 The Proceedings of the National Academy of Sciences 학술지 6월호에 발표되었다.
Physics Today 학술지에 발표된 논문 내용에 따르면, 전기장이 암 세포의 분열을 간섭한다는 원리로 이번 연구 결과를 설명하고 있는데 실제 실험을 통하여 전기장이 종양에 영향을 줄 수 있다는 사실을 확인하였다. 즉, 전기장은 세포의 분열 속도를 늦추는 작용을 하는데, 일반적으로 세포가 완전 분열을 이룰 때까지 1 시간미만이 걸리지만, 200 kHz 전기장을 인가 받은 세포는 3시간이 경과하여도 세포 분열이 완성되지 않았다. 이번 연구팀과는 별도로 미국 클리블랜드 병원의 Luca Cucullo 및 Damir Janigro 박사 연구팀은 50 Hzdml 낮은 주파수 대역을 갖는 전기장을 인가한 결과, 암 세포가 암 치료제에 대항하는 능력이 감소된다는 사실을 발견하였다. 200 kHz 전기장이 암 세포의 분열을 방해하는 원리는, 전기장이‘유사분열방추’라고 알려진 세포 구조의 형상 및 기능을 방해하는 것이다. 세포의 방추는 ‘방추미세관’으로 알려진 세포로 구성되어 있는데, 이 물질은 전기장이 높은 ‘전기장 자기 쌍극자 모멘트’ 를 포함하고 있는데 서로 반대의 전하들로 구성되어 있다. 따라서 암 세포에 전기장을 인가하면 유사분열방추 새포이 작용에 교란이 발생하는 것이다. 200 kHz 전기장의 또 다른 효과는 세포가 분열하기 직전에 형성되는 자 세포에 영향을 준다는 사실이다. 이런 경우 2개의 자 세포 사이에 고 전기장이 형성되어서 분열 세포가 파괴될 수 있다. 이런 경우 각각의 자 세포의 영역에서 커다란 전기장 기울기가 형성되고 이로 인하여 세포 고분자 및 세포 소기관의 세포 구조에 영향을 주게 된다.
교류 전기장 인가를 통하여 아모교보세포종 치료에도 비슷한 효과를 주는 것으로 알려져 이있는데, 교류 치료는 정상 뇌 세포에는 별다른 해를 끼치지 않는데 이는 정상 뇌 세포는 분열되지 않기 때문이다. 즉, 전기장은 세포 분열 과정만을 방해하는 것으로 밝혀졌다. 연구팀은 이번 연구 결과의 성공을 통하여, 실제로 항화학요법 치료를 받은 뇌암 환자를 대조 집단으로 비교한 임상 연구를 수행할 계획에 있다. 그리고 연구팀은 전기장 인가 및 낮은 양의 방사능 요법을 병행한 치료의 효과도 연구할 계획에 있다.
Source: Kirson ED, Dbaly V, Tovarys F, Vymazal J, Soustiel JF, Itzhaki A, Mordechovich D, Steinberg-Shapira S, Gurvich Z, Schneiderman R, Wasserman Y, Salzberg M, Ryffel B, Goldsher D, Dekel E, Palti Y., Alternating electric fields arrest cell proliferation in animal tumor models and human brain tumors, Proc Natl Acad Sci U S A. 2007, 104(24):10152-7. |
