‘바이오잉크’, 홍합으로…심근경색 치료법 잇따라 발표 – 조선닷컴


입력 2020.03.26 08:44

유전자 조작한 줄기세포 바이오잉크 패치형태
접착성 강한 홍합단백질 이용해


줄기세포를 이용해 심근경색을 치료할 연구가 잇따라 발표됐다.

포스텍 창의IT융합공학과 장진아 교수 연구진은 “㈜에스엘바이젠에서 개발한 ‘유전자 조작 줄기세포’를 배합해 패치형태의 바이오잉크를 만들고, 이를 손상된 심근에 이식하는 새로운 치료법을 개발했다”고 26일 밝혔다. 가톨릭대학교 박훈준 교수팀, 홍콩시립대학교 반기원 교수팀이 연구에 함께 참여했다. 공동연구진은 이를 ‘인비보 프라이밍’이라고 이름 붙였다. 이 명칭은 줄기세포의 기능이 극대화시킨 상태를 체내에서도 유지시킬 수 있다는 원리를 이용한다는 뜻에서 만들어졌다. 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴스(Science Advances)’ 최신호에 게재됐다.

심장은 전기적 신호에 의해 수축과 이완을 반복하면서 혈액을 순환시키는 기관이다. 심장혈관이 혈전 등에 의해 막히면 심장으로 산소와 영양 공급이 어려워 근육세포와 이를 둘러싼 혈관이 극심하게 손상된다. 이렇게 심근 벽에 괴사가 일어나 얇아지게 되는 것이 심근경색이다. 심장은 한번 손상되면 스스로 재생될 수 없기 때문에 아직까지는 손상된 심장근육을 획기적으로 재생시키는 방법은 없다. 기계 장치를 달거나 다른 심장을 이식해야만 한다. 최근 들어 줄기세포를 이용해 손상된 심근조직에 이식하여 재생시키고자 하는 연구가 진행되고 있다.








바이오잉크 활용한 심근경색 줄기세포 치료/포스텍
바이오잉크 활용한 심근경색 줄기세포 치료/포스텍

공동연구진은 먼저 줄기세포의 치료 잠재력을 향상시키기 위해 기존의 줄기세포에 간세포 성장 인자를 지속적으로 생산하도록 유전자를 조작했다. 이렇게 유전자를 변형한 줄기세포를 기존 줄기세포와 혼합해 ‘바이오잉크 패치’를 만들고 심근경색이 진행된 심장근육에 이식했다. 바이오잉크는 3D 프린터에 넣으면 인공 장기를 만들 수 있는 잉크로 세포를 의도한 대로 배양하는 물질이다. 연구진은 주사로 전달할 수 있는 세포의 양이 제한적인 것을 감안해 바이오잉크를 사용해 패치 형태로 만들었다.

그 결과 패치형태로 이식된 세포는 줄기세포만 이식한 실험군에 비해서 체내에서 더 오래 생존하고, 더 많은 수의 심근 세포가 살아남았다. 혈관 형성 및 세포 생장에 도움을 주는 ‘사이토카인’ 분비가 극대화되면서 양분을 원활하게 전달해 혈관 재생을 촉진할 분 아니라 심근세포의 생존기능을 강화하기 때문으로 확인됐다.

연구진은 유전자변형 줄기세포를 통해 이식된 줄기세포는 궁극적으로 혈관 재생을 향상시키고, 심근경색 부위를 개선시킴으로써 심근경색 치료의 획기적인 치료법이 될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

포스텍 화학공학과 차형준 교수팀은 여의도성모병원 흉부외과 심성보 교수, 대전성모병원 흉부외과 이종호 교수팀과 함께 “홍합을 이용한 심근경색용 줄기세포 치료제를 개발했다”고 최근 국제학술지 ‘저널 오브 컨트롤드 릴리즈’에 밝혔다.

최근 심근경색 치료를 위한 연구에서 이식된 줄기세포는 이식률이 현저히 떨어지며 이식에 성공하더라도 대부분이 곧 사멸한다. 줄기세포 치료를 위해서는 빠른 혈류 속에서 줄기세포가 심근 조직에 잘 전달돼 오랫동안 남아있어야 한다.








홍합이용한 줄기세포 치료/포스텍
홍합이용한 줄기세포 치료/포스텍

차형준 교수가 이끄는 공동연구진은 홍합에 주목했다. 연구진은 물 속에 히알루론산과 홍합접착단백질, 줄기세포를 넣었을 때 히알루론산과 홍합접착단백질이 물과 분리되면서 서로 섞이는 것을 확인했다. 그러면서 이 두 물질은 주변의 줄기세포를 포집했다. 차형준 교수는 “체내의 물(혈액) 성분에도 흐트러지지 않는 액상 형태의 줄기 세포 전달체를 만든 것”이라고 설명했다.

공동연구진은 줄기세포를 품은 이 세포전달체를 손상된 심근 벽에 주사해 이식했다. 동물실험 결과 홍합접착단백질 소재가 지니는 접착성과 혈관 형성 능력, 그리고 줄기세포의 생체 분자적 효능을 바탕으로 이식된 줄기세포가 오랜 기간 손상된 심근 조직에서 생존했다. 차 교수는 “손상된 심근조직에 새로운 혈관 형성, 심근 세포의 추가적인 사멸을 방지, 근섬유화를 완화됐다”고 말했다.

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