KR19990048843A - 견사단백질을 이용한 색전제 및 색전방법 - Google Patents

Abstract

불용성 피브로인과 피브로인을 용해시키는 용해제를 포함하거나 수용성 세리신을 더욱 포함하는 색전제는 우수한 혈전형성능을 가지며 영구 색전 또는 임시 색전으로 생분해 시간을 조절할 수 있으므로 종래의 색전제에 비하여 용이하게 사용할 수 있다.

Description

견사단백질을 이용한 색전제 및 색전방법

[산업상 이용분야]

본 발명은 색전제에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내출혈, 간암, 뇌출혈을 동반하는 고혈압 환자를 치료하는 색전요법에 사용할 수 있는 견사단백질을 이용한 신규한 색전제에 관한 것이다.

[종래 기술]

전색(embolization)이란 색전이 되는 과정으로서, 혈관에 치료 목적으로 이물을 주입하여 폐쇄하는 것을 의미한다. 이 색전요법(embolotherapy)을 이용하여 치료하기 위해서는 색전제(embolic agent)의 선택, 임상적 응용 및 기술적 기법의 3가지 요소를 고려해야 한다.

우선, 색전제의 올바른 선택은 안전하고 효율적인 색전요법을 위하여 필수적이다. 현재 사용되고 있는 주요한 색전제로는 스테인레스 스틸 코일(stainless steel coil), 젤폼 면살사(pledget) 및 파우더, 폴리비닐알코올폼(polyvinyl alcohol foam), 에탄올 및 아교(glue) 등이 있다. 스테인레스 스틸 코일은 직선의 형태를 가지며 그 크기는 2∼30㎜로서, 종양에 관계된 외상 및 정맥류 등에 사용되는데, 색전이 신속하게 진행되고 사용하기 용이하다는 장점이 있는 반면에 측부혈관이 형성되고 5㎜ 이상의 대동맥만을 차단하는 단점이 있다. 젤라틴(gelatin) 또는 콜라겐(collagen)과 같은 젤폼은 면살사 및 파우더를 형태로 사용되며, 임시적으로 수일동안 대동맥, 특히 외상 환자의 동맥을 신속하게 차단할 수 있을 뿐이다.

현재 사용하고 있는 젤라틴은 가죽 등의 콜라겐을 함유한 물질을 열분해하여 생성된 젤리성 물질인 젤라틴을 간단한 가교제로 가교시켜 물에 녹지 않게 만든 것이다. 폴리비닐알코올폼은 150∼1,000㎛의 크기이며, 소동맥을 영구적으로 차단하여 종양 치료에 사용할 수 있다. 에탄올은 액체 형태로 신속하게 작용하는 색전제로서, 에탄올로 인하여 발생한 혈병(덩어리피)은 혈관내피세포가 손상되지 않은 경우에는 일주일 이내에 분해되어 없어지나, 모든 경우 에탄올의 작용으로 인하여 혈관내피세포가 손상됨으로써 그 부분이 영구히 막히게 되어 영구적인 색전제로 사용된다. 그리고 모세혈관 레벨의 혈관을 차단할 수 있어 동정맥 기형(arteriovenous malformation) 및 종양 치료에 사용할 수 있다. 아교 또한 액상의 형태로 영구적으로 동정맥 기형에 사용되며, 그 예로 시아노아크릴레이트(cyanoacrylate) 등이 있다.

이들 색전제는 동맥시스템에서 서로 다른 레벨의 혈관에 작용한다. 예를 들면, 코일은 중간 크기의 물질로 대동맥을 차단하는 외과적 결찰(surgical ligation)에 해당하는 반면에 액체형 또는 코일보다 더 작은 직경의 입자로 구성되어 있는 전색제는 세동맥(arterioles) 또는 모세혈관상(capillary bed)을 차단한다. 보다 작은 입자를 갖는 색전제일수록 조직괴사(tissue necrosis)의 위험성이 증가한다.

색전제를 선택할 때는 전색의 실시이유와 하부스트림(downstream)의 존재를 고려해야 한다. 예를 들면, 외상의 경우에는 모세관-소동맥레벨이 아닌 더 큰 레벨의 혈관을 차단하는 임시 색전제를 사용하는 반면에, 동정맥기형의 경우에는 영구 색전제를 사용한다. 또한 내장동맥을 색전시키고자 한다면 경색증을 막기 위하여 적절한 부수혈류가 존재해야 한다. 괴사를 방지하기 위하여 부수 혈관이 존재하는지, 타겟 혈관이 말초동맥인지를 고려해야 한다. 만약에 부수 혈관이 존재하지 않는다면, 말초기관을 희생시켜야 하기 때문이다.

예를 들면 외상 색전은 보다 큰 혈관에 남아 두부에서 출혈 혈관의 압력을 감소시키고 혈전증을 일으키는 색전제를 필요로 한다. 결과적으로 젤폼 또는 코일과 같은 색전제는 일반적으로 외상의 경우에 사용된다. 중태환자는 조직괴사의 위험이 있으므로 알코올과 같은 미세한 입자의 및 액체형 색전제의 사용이 금지된다. 종양 색전은 일시적 또는 영구적인 색전제를 사용할 수 있으나 소동맥 및 그 이하의 레벨에서 종양 혈행에 영향을 미치는 색전제가 사용된다. 에티오다이즈 오일(ethiodized oil) 또는 알코올과 같은 미세한 입자 또는 액체형 색전제는 화학요법에 사용되는 색전제로 종양 괴사를 일으킨다. 또한, 정맥류 또는 혈관 기형을 치료하는 데에 있어서는 영구적 차단을 위하여 코일 또는 아교가 사용된다.

이러한 색전제의 임상적인 응용으로는 간세포암(hepatocellular carcinoma), 조속한 지혈을 필요로 하는 내출혈, 뇌출혈(stroke)이 우려되는 고혈압, 남성 불임증(male infertility), 발기부전(impotence), 혈관 기형(vascular malformation), 외상(trauma) 등이 있다.

상기 색전제의 대표적인 임상예인 간세포암의 치료방법인 간동맥색전술은 정상 간조직의 혈류와 산소의 공급이 문맥과 동맥이 각각 75:25, 50:50을 담당하며 원발성 또는 전이성 간암이 90% 이상에서 간동맥에서만 혈류 공급을 받는 성질을 기초로 하여 간동맥 혈류를 차단하여 간문맥 혈류의 공급이 원활한 정상 간조직의 손상이 없이 종양을 선택적으로 괴사 또는 축소시키는 요법이다. 이 요법은 4cm이상의 단발성 간암으로 수술이 불가능한 경우 또는 주문맥 폐쇄가 없는 다발성 병변이나 절제불가능한 해부학적 절제불능예와 외견상 절제 가능할 것으로 보이지만 간의 기능적 예비능이 저하된 기능적 절제불능예에서 실시할 수 있는 가장 효과적인 비수술적인 요법으로 사타구니의 동맥을 통하여 대동맥에 삽관한 후 간동맥까지 찾아 들어가 종양의 영양동맥에 색전제를 주입하여 혈류를 차단하는 치료법이다.

이 방법은 수술의 부담이 없고, 선택적 삽관으로 특정 영역만의 색전이 가능하며, 외과적 간동맥 결찰술에 비해 측부혈행로의 형성율이 낮으며, 필요에 따라 반복하여 시행할 수 있다는 이점이 있다. 초기에는 젤폼과 같은 색전제를 항암제 용액에 적셔서 간동맥내로 주입하였으나, 현재 가장 널리 효과적으로 시행되고 있는 방법은 리피오돌(lipiodol)-항암제 병용 색전요법이다. 이 색전요법은 리피오돌이라고 알려진 양귀비씨(poppy seed)의 지방산을 에틸에스테르화한 지용성 조영제를 항함제와 혼합한 후 간동맥에 주입함으로써 간암에 대하여 선택적으로 고농도의 항암제 주입 효과와 아울러 장기간의 투약효과를 갖게 한다. 화학색전의 효과는 종양혈관의 발달정도와 밀접한 관계가 있으며, 종괴의 크기가 작을수록 종양혈관의 형성이 적어 화학색전술의 효과도 적다. 최근에는 이러한 작은 병변에 있어서 비수술적인 초음파 유도하의 경피적 알코올주입요법(Percutaneous ethanol injection therapy : PEIT)이 시술되어 같은 조건에서의 수술적 치료의 성적에 필적하는 좋은 결과가 보고되고 있다. 이 방법은 수술전 검사에서 기능적 절제불능예로 판정되는 경우에 가장 좋은 치료법으로 등장한 것으로 간에 대한 침습이 거의 없고, 전신 독성이 없으며 신속하게 암조직을 괴사시켜준다. 시술방법은 초음파 영상하에서 22게이지(guage)의 긴 주사바늘로 종양을 천자하여 99.5%의 에탄올을 주입하여 종양조직의 탈수, 고정, 혈전형성을 유도하거나 괴사 등의 항종양 효과를 나타내며, 현재 기능적 절제불능이면서 크기가 작은 간암에 대한 근치요법으로 점차 광범위하게 시행되고 있는 실정이다.

또한 뇌혈관 기형을 치료하는 데에 있어서, 환자의 상태 및 기형의 크기에 따라서 진단방사선과의 협동으로 수술전 색전술(preoperative embolization)을 시행하여 수술을 더욱 용이하게 한다.

상기와 같은 색전요법에 사용되는 색전제로는 흔히 아크릴(acryl)로 불리는 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethylmetacrylte : PMMA)를 이용한 액체형 색전제, 폴리우레탄(polyurethane) 용액을 이용한 색전제 등이 연구개발 중에 있다. 그러나 현재 병원에서 일반적으로 사용하고 있는 에탄올, 콜라겐 또는 금속 코일 등의 색전제는 값이 비싸고 생분해시간을 조절할 수 없기 때문에 사용상의 불편한 점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 우수한 혈전형성능을 가짐으로써 조속한 지혈을 필요로 하는 내출혈, 간암, 뇌출혈이 우려되는 고혈압을 치료할 때 유용하게 사용할 수 있으며, 영구 색전 또는 일시 색전을 조절하는 것이 가능한 경제적인 색전제를 제공하기 위한 것이다.

도1은 본 발명의 실시예 1에 의한 색전 시행 전(a) 및 후(b)에 개의 신동맥조영을 실시한 결과를 나타낸 사진.

도2는 본 발명의 실시예 1에 의한 색전 시행 후에 박리된 신장의 사진.

도3은 본 발명의 실시예 1에 의한 색전 시행 후의 신장 조직 절편의 조직염색사진.

도4는 본 발명의 실시예 2에 의한 색전 시행 전(a) 및 후(b)에 개의 뇌정면조영을 실시한 결과를 나타낸 사진.

도5는 본 발명의 실시예 2에 의한 색전 시행 전(a) 및 후(b)에 개의 뇌측면조영을 실시한 결과를 나타낸 사진.

도6a 내지 도6c는 본 발명의 실시예 2에 의하여 색전제가 주입된 뇌혈관 및 그 주위 조직의 핵자기 공명단층 촬영사진.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 피브로인(fibroin)과 상기 피브로인을 용해시키는 용해제를 포함하는 색전제를 제공한다. 본 발명에서 상기한 색전제는 세리신(sericin)을 더욱 포함하는 것이 바람직하다. 피브로인은 경단백질(硬蛋白質, scleroprotein) 중의 하나로서, 세리신과 함께 견사의 주성분이며, 보통 용제 및 묽은 산의 용액에 녹지 않고 효소의 작용도 받지 않는다. 또한 세리신은 생사 중에서 피브로인을 서로 결착시키는 경단백질의 일종으로서, 수용성인 성질을 가지고 있다. 경단백질의 다른 예인 케라틴 또는 엘라스틴 등도 사용될 수 있다.

또한 상기한 용해제는 브롬화리튬(LiBr), 염화칼습(CaCl₂), 질산칼슘(Ca(NO)₃), 염화아연(ZnCl₂), 티오시안화나트륨(NaSCN) 및 티오시안화리튬(LiSCN)으로 이루어진 중성염에서 선택된 중성염 용액이나 염산(HCl), 황산(H₂SO₄), 인산(H₃PO₄), 수산화나트륨(NaOH) 및 수산화칼륨(KOH)으로 이루어진 군에서 선택된 용액이 바람직하다. 그러나 산성염 또는 염기성염 용액의 용해제보다는 인체에 무해한 중성염 용액이 더욱 바람직하게 사용된다. 사용되는 용매는 중성염을 용해시키는 용매면 가능한데, 그것은 중성염을 용해시키면 실크도 용해시킬 수 있기 때문이다.

또한 상기 피브로인 2g에 대하여 15∼35㎖가 사용되는데, 이것은 점도를 맞추기 위한 것이다. 상기 비율보다 피브로인이 많을 경우에는 점도가 높아져서 사용에 불편함이 있으나, 피브로인의 양이 더 많음으로써 보다 손쉽게 혈관을 잘 막아준다는 장점이 있다. 또한 피브로인의 양이 상기 비율보다 적을 경우에는 점도가 낮아져서 주입하기 손쉬운 반면 혈관을 잘 막을 수 없다는 단점이 있다. 그러나 피브로인을 많이 사용하여 점도가 아주 높아져도 직경이 큰 카테터를 사용하여 주입하면 아무런 문제가 발생하지 않는다. 단지 카테터의 직경이 클 경우 가는 혈관까지 카테터가 접근하지 못하므로 아주 가는 혈관 하나만을 특정적으로 막고 싶을 경우에는 사용할 수 없다. 또한 직경이 큰 혈관의 경우에는 혈류의 속도가 빨라지므로 보다 높은 점도의 색전제를 사용해야 한다.

또한 본 발명에서 혈관 조영술로 도관의 이동을 확인하면서 도관을 포유동물의 혈관에 위치시키는 공정과 상기 도관에 피브로인과 상기 피브로인을 용해시키는 용해제를 포함하는 색전제를 주입하는 공정을 포함하는 색전방법을 제공한다.

상기한 색전제는 세리신을 더욱 포함하는 것이 바람직하다.

상기한 용해제는 브롬화리튬, 염화칼슘, 질산칼슘, 염화아연, 티오시안화나트륨 및 티오시안화리튬으로 이루어진 중성염에 선택되거나 염산, 황산, 인산, 수산화나트륨 및 수산화칼륨으로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.

상기한 용해제는 상기한 피브로인 2g에 대하여 15∼35㎖를 사용하는 것이 바람직하다.

[실시예]

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 본 발명의 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

(실시예 1 : 개의 신동맥에서의 색전제 실험)

색전제는 먼저 잡종견을 이용하여 실험하였다. 실험동물은 체중 18∼26kg의 성인개 10마리를 암수 구별 없이 사용하였으며 실험 1개월 전부터 개를 구입하여 시술자와 친해지고 마취 및 손 관리에 적응될 수 있도록 간단한 훈련을 시키고 실험 전후로 동일한 환경에서 동일한 사료를 주어 사육하였다. 실험전 12시간 후에는 모든 사료와 물을 주지 않았다. 개의 신동맥은 혈관의 직경이 크므로 피브로인 2g을 염화칼슘 용액 15㎖에 용해시켜 색전제를 제조하였다.

케타민(ketamine) 20mg/kg을 실험개의 근육에 주사해서 마취시킨 후 타액 분비를 줄이기 위하여 아트로핀(apropine) 0.5㎎을 근육에 주사하였다. 마취된 개의 상지정맥에 시술 중 필요한 약을 주입하기 위하여 표준 식염수용액을 연결하였다. 개의 우측 대퇴부를 면도하고 베타딘과 알코올로 소독한 다음 대퇴동맥을 절개한후에 프렌치(French) 도관(Royal Flush Straight Catheter, Cook In Bloomington, IN)을 이용하여 복부대동맥 및 신동맥 조영술을 각각 실시하여 그 결과를 도1에 나타내었다. 도1a에서 보는 바와 같이 복부대동맥 및 신동맥으로 혈액이 흐르고 있는 것을 볼 수 있었다. 투시하에서 도관을 이동시켜 도관의 끝을 신동맥 기시부에 위치시키고 도관에 상기에서 제조된 색전제가 들어있는 10cc 주사기를 연결하고 5cc을 주입하였다. 색전제 주입후 시술전과 동일한 방법으로 복부대동맥 및 신동맥 조영술을 실시하여 그 결과를 도1b에 나타내었다. 도1a와 비교하여 볼 때, 복부대동맥 및 신동맥의 혈류가 폐쇄된 것을 관찰할 수 있었다. 그리고 나서 대퇴동맥을 봉합사로 결찰한 후 피부를 봉합하였다. 신동맥의 개통 여부를 관찰하기위한 추적 혈관 조영술은 실험이 끝나는 날에 좌측대퇴부를 통하여 실시하였다. 색전제 주입 2주 후에 혈관 조영후 티오펜탈소듐(thiopental sodium)으로 개를 희생시켜 신장을 박리해서 도2와 같이 포르말린 용액에 3일간 고정한 후 육안적 관찰을 하고 조직 절편을 만들었다. 각 절편은 1㎛ 두께로 박절한 후 H-E 염색을 하여 조직병리상 변화를 도3에서 관찰하였다. 도2 및 도3에서도 혈관이 완전하게 폐쇄되어 색전이 성공적으로 실시된 것을 확인할 수 있었다.

(실시예 2 : 개의 뇌혈관에서의 색전제 실험)

뇌혈관 구조상 망(rete)이 없으며 도관 삽입술이 가능한 체중 15kg의 성인개 10마리를 암수 구별 없이 사용하였으며, 실험 1개월 전부터 개를 구입하여 시술자와 친해지고 마취 및 손 관리에 적응될 수 있도록 간단한 훈련을 시키고 실험 전후로 동일한 환경에서 동일한 사료를 주어 사육하였다. 실험 전 12시간 후에는 모든 사료와 물을 주지 않았다. 개의 뇌혈관은 혈관의 직경이 작으므로 피브로인 2g을 염화칼슘 용액 35㎖에 용해시켜 색전제를 제조하였다.

케타민 20㎎/㎏을 실험개의 근육에 주사해서 마취시킨 후 타액 분비를 줄이기 위하여 아트로핀 0.5㎎을 근육에 주사하였다. 마취된 개의 상지정맥에 시술 중 필요한 약을 주입하기 위하여 표준 식염수용액을 연결하였다. 개의 우측 대퇴부를 면도하고 베타딘과 알코올로 소독한 다음 대퇴동맥을 절개한 후 도관(microcatheter)을 삽입하여 복부대동맥, 신동맥, 내경동맥 및 중뇌대동맥 조영술을 각각 실시하여 도4a 및 도5a에 나타내었다. 도4a는 뇌의 정면이고, 도5a는 뇌의 측면을 나타낸 것이다. 그리고 나서 도관 끝을 내경동맥(internal cerebral artery)에 위치시킨 후 상기에서 제조한 색전제를 주입하여 중대뇌동맥(middle cerebral artery)과 내경동맥을 폐쇄시켰다. 색전 시행 후 색전이 성공적으로 되었는가를 도4b 및 도5b의 뇌혈관의 정면 및 측면에 대한 혈관조영검사 결과를 통하여 확인한 후 뇌경색 유발을 완료하였다. 핵자기공명단층촬영장치(MRI)를 이용하여 얻은 도6a, 도6b 및 도6c의 사진으로 색전제가 주입된 뇌혈관과 그 주위조직의 변화를 관찰하였다.

(비교예 1)

상기 실시예 1에서 상기 색전제를 코일로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

(비교예 2)

상기 실시예 1에서 상기 색전제를 콜라겐을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

(비교예 3)

상기 실시예 1에서 상기 색전제를 에탄올을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

상기 실시예 1 및 실시예 2, 비교예 1 내지 비교예 3의 혈전형성능 및 생분해 시간 등을 정리하여 하기의 표 1에 나타내었다.

[표 1]

상기의 표 1과 같이 실시예 1 및 실시예 2의 전색제는 종래의 전색제와 같은 우수한 혈전형성능을 갖음과 동시에 생분해시간을 조절할 수 있으며, 용이하게 구입할 수 있다.

본 발명에 의한 색전제는 우수한 혈전형성능을 가짐으로써 임상에 응용할 때 유용한 치료 효과를 가지며, 영구 또는 일시 색전을 조절하는 것이 가능하다.

Claims (10)

1. 피브로인과; 상기 피브로인을 용해시키는 용해제를; 포함하는 색전제.
2. 청구항1에 있어서, 상기 색전제는 세리신을 더욱 포함하는 색전제.
3. 청구항1에 있어서, 상기 용해제는 브롬화리튬, 염화칼슘, 질산칼슘, 염화아연, 티오시안화나트륨 및 티오시안화리튬으로 이루어진 중성염에 선택되는 중성염용액인 색전제.
4. 청구항1에 있어서, 상기 용해제는 염산, 황산, 인산, 수산화나트륨 및 수산화칼륨으로 이루어진 군에서 선택되는 산성염 또는 염기성염 용액인 색전제.
5. 청구항1에 있어서, 상기 용해제는 상기 피브로인 2g에 대하여 15∼35㎖를 사용하는 색전제.
6. 혈관 조영술로 도관의 이동을 확인하면서 도관을 포유동물의 혈관에 위치시키는 공정과; 상기 도관에 피브로인과 상기 피브로인을 용해시키는 용해제를 포함하는 색전제를 주입하는 공정을; 포함하는 색전방법.
7. 청구항6에 있어서, 상기 색전제는 세리신을 더욱 포함하는 색전방법.
8. 청구항6에 있어서, 상기 용해제는 브롬화리튬, 염화칼슘, 질산칼슘, 염화아연, 티오시안화나트름 및 티오시안화리튬으로 이루어진 중성염에 선택되는 중성염용액인 색전방법.
9. 청구항6에 있어서, 상기 용해제는 염산, 황산, 인산, 수산화나트륨 및 수산화칼륨으로 이루어진 군에서 선택되는 산성염 또는 염기성염 용액인 색전방법.
10. 청구항6에 있어서, 상기 용해제는 상기 피브로인 2g에 대하여 15∼35㎖를사용하는 색전방법.