‘암 사망 제로 건강 장수 사회’를 실현한다. 이런 목표를 내걸고 양자과학기술연구개발기구가 ‘양자 메스’라 불리는 기술 개발에 도전하고 있다.
다른 치료법으로는 효과가 없는 암에도 적용할 수 있으며, 치료 기간이 짧고 부작용도 적은 것이 특징이다.
2030년 이전에는 다양한 병원에 보급되기 시작해서 폭넓은 환자가 이용할 수 있는 환경이 만들어질 것으로 기대되고 있다.
양자 메스는 소형, 저가격, 고성능의 차세대 중립자선 암 치료 장치다. 중립자선은 탄소 이온 등을 가속해서 만드는 광선으로, 이것을 조사(照射)해서 암세포를 죽인다.
방사선 치료의 한 종류이지만, 널리 이용되고 있는 엑스선이나 감마선에는 없는 다양한 특성이 있다.
암의 병소(病巢)를 정확히 조준해서 정상 세포에 미치는 손상은 최소한으로 억제할 수 있다. 엑스선 등이 도달하기 힘든 몸 안쪽에 있는 암에도 적용 가능하다.
‘공격력’이 높고, 치료 기간이 짧아져서 환자 부담도 줄일 수 있다.
엑스선에 의한 치료의 경우에는 일반적으로 20~40회의 조사(照射)가 필요하지만, 중립자선은 평균 11회만 하면 된다고 한다. 그 중에는 1번의 조사로 치료된 케이스도 있다.
하지만 도입 장벽은 높다. 엑스선에 의한 치료 장치는 세계에 1만대 이상 있지만, 중립자선은 12대에 머물고 있다고 한다. 장치가 거대하고 비용도 큰 것이 문제다.
양자과학기술연구개발기구의 전신인 방사선의학종합연구소가 1993년에 완성시킨 ‘제1세대’ 중립자선 암 치료 장치는 폭 65미터, 길이 120미터로, 축구장 정도의 크기였다. 건설비도 320억엔에 달했다.
도입이 진전되고 있는 ‘제3세대’ 장치는 설치 면적과 비용 모두 제1세대 장치의 절반 이하가 됐지만, 전용 건물이 필요하기 때문에 아직 간단히는 도입할 수 없다.
그런 상황에서 실현이 기대되는 것이 양자 메스다. 개발 중인 ‘제4세대’보다 더 발전된 ‘제5세대’ 장치로, 크기는 폭 10미터, 길이 20미터 정도다. 전용 건물이 필요하지 않아 병원 지하 등에도 설치 가능하다.
실현에는 기술 혁신이 필요하다. 중립자선 암 치료 장치는 탄소이온을 고속으로 날려 보내기 때문에 선형 및 원형의 2개 가속기를 사용하는데, 그것을 소형화하는 작업이 반드시 필요하다. 여기서 핵심이 되는 것이 ‘레이저 가속’이라고 불리는 기술이다.
강력한 레이저 광선을 모아서 표면에 탄소층을 형성한 피막에 조사(照射)하면 전자(電子)를 날려 보내고 탄소원자를 이온화한다. 그 후, 전기적인 작용으로 탄소이온을 고에너지까지 가속시킨다.
이 기술이 실현되면 탄소이온 발생 장치와 선형 가속기를 소형화할 수 있다. 양자과학기술연구개발기구가 가지고 있는 세계 유수의 기술과 지식을 이용해 조기에 실용화시킬 생각이다.
직경 20미터의 원형 가속기에는 전기 저항이 없는 초전도 전자석을 채용하고, 8미터로 소형화할 계획이다.
양자과학기술연구개발기구에서는 제4세대 장치를 위한 기술 개발을 진행하고 있는데, 이것을 제5세대 장치에도 이용한다.
양자 메스라는 명칭에는 “의사들이 메스처럼 손쉽게 다룰 수 있도록”이라는 의미가 담겨 있는데, 2017년도에 10년 개발 프로젝트로 시작됐다.
2026년도까지는 기술적으로 완성한 후에 실제 제작에 들어갈 계획이다. 2030년에는 일본 전국의 병원 등에 도입이 시작될 것으로 기대된다.
부작용 적어 육골종에도
가장 가벼운 원소인 수소의 원자핵(양자)을 가속해서 만들어진 것을 양자선이라고 부르는 데 반해, 중립자선은 헬륨 이상의 무게를 가진 원소로 만드는 광선을 말한다.
양자선을 사용한 치료도 확산되고 있지만, 중립자선은 체내에서 산란이 적고, 정상 세포를 손상시키지 않고, 암의 병소(病巢)을 효과적으로 공격할 수 있다.
“더 부작용 없이 암을 죽일 수 있는 이점은 크다”고 양자과학기술연구개발기구의 시라이 토시유키 부장은 강조한다.
중립자선을 사용한 치료 장치 개발과 도입에서 일본은 선구적 역할을 해 왔다.
소형에 저가격인 양자 메스가 실현되면 보급의 길을 넓힐 수 있다. 개발에는 스미토모중기계공업과 도시바, 히타치제작소도 협력하고 있는데, 장래에는 전 세계에서 판매해 갈 생각이다.
양자과학기술연구개발기구는 탄소 외에 헬륨과 산소, 네온 등의 이온을 사용해 치료 효과를 높이는 ‘멀티 이온 조사(照射)’ 연구도 진행하고 있다.
중립자선에 의한 치료는 다른 치료법으로는 어려운 골·연부 육종과 두경부의 암에도 효과적이다.
치료 실적도 증가해서 2016년 이후 보험 적용이 시작됐다. 앞으로도 확대할 가능성이 있다.
멀리 떨어진 장소에 전이한 케이스나, 위나 장 등 주머니 모양이나 관 모양 장기의 암에는 적용이 어려운 등 만능은 아니지만, 양자 메스는 암 치료에 혁신을 가져올 가능성을 가지고 있다.
*출처: 닛케이산교신문