서울대병원 김효수 교수팀, 인간줄기세포 효능증진 인자 발굴
서울대병원 김효수 교수팀, 인간줄기세포 효능증진 인자 발굴
  • 이민우 기자
  • 승인 2021.07.14 10:47
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좌골신경결손 모델에 치료효능 입증
▲(그림 A) 생쥐 좌골신경 결손모델에서 엔도텔린1을 처리한 인간 중간엽줄기세포(hBM-MSC)를 이식하자 절단된 좌골신경이 재생되어 연결됐다. (그림 B) 이식한 중간엽줄기세포가 슈반세포로 분화를 면역 염색법으로 증명됐다. ⓒ  서울대병원
▲(그림 A) 생쥐 좌골신경 결손모델에서 엔도텔린1을 처리한 인간 중간엽줄기세포(hBM-MSC)를 이식하자 절단된 좌골신경이 재생되어 연결됐다. (그림 B) 이식한 중간엽줄기세포가 슈반세포로 분화를 면역 염색법으로 증명됐다. ⓒ 서울대병원

재생의료 분야에서 가장 많이 사용되는 세포는 인간·중간엽·줄기세포이다. 이식후 거부반응을 피하는 성질이 있으며 이로운 생체인자를 많이 분비하고, 염증을 억제하는 성질이 있어 여러 질환의 치료 목적으로 사용되고 있다. 

다만 세포치료제로서 상용화하기 위해선 많은 세포를 확보해야 하기 때문에 체외에서 여러 번의 계대 배양이 필요하다. 이 과정에서 세포 기능이 저하되고 세포 노화가 초래됐다. 

서울대병원은 보건복지부가 지원하는 연구중심병원 프로그램의 바이오치료제 개발 유닛 김효수·이은주 교수 연구팀이 중간엽-줄기세포 활성을 향상시키는 인자인 엔도텔린1(Endothelin 1)을 발굴했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 바이오분야 최고 수준 저널인  Biomaterials에 실렸다. 

연구팀은 먼저 치료효능이 좋은 중간엽-줄기세포를 선정해 효능이 낮은 세포들과 유전자 발현을 비교 분석한 결과, 좋은 세포에서 다량 분비되는 활성인자 엔도텔린1을 발견했다. 엔도텔린1을 세포에 처치하면 중간엽-줄기세포 재생 치료 기능이 향상되는 것을 발견했다. 

체외 배양기에서 쥐 척수와 중간엽·줄기세포를 공배양한 결과, 엔도텔린1을 전 처치한 세포를 공배양한 경우 척수 신경성장이 대폭 촉진됐다. 

좌골신경결손 동물모델에서, 대조 세포치료 군에서는 절단된 신경이 재연결되지 않은 반면에 엔도텔린1을 전 처리한 중간엽줄기세포를 투입하면 절단된 신경이 재연결되면서 생쥐의 하지 기능이 회복되는 것을 입증했다. 

치료효능이 향상되는 기전을 분석한 결과, 중간엽-줄기세포에 엔도텔린1을 처리하면 염색체조절 인자인 SMARC A4와 D2를 통해서 염색체의 DNA methyl 상태가 감소하면서 유익한 유전자발현이 증가함으로써 세포재생 기능이 향상되는 것을 확인했다. 

연구를 수년간 추진해 온 김효수 교수는 "세포치료제 시장에서 가장 흔히 사용되는 인간-중간엽-줄기세포 이용도가 예상외로 저조한 이유는 치료효능이 밋밋한 탓"이라며 "엔도텔린1과 같은 펲타이드를 이용한 간단한 방법으로 중간엽-줄기세포 치료효능을 향상시킨다면 세포치료제 시장이 뜨거워질 것으로 예상한다. 즉, 생체내 치료효율을 극대화시킬 수 있는 간단한 방법을 개발했다는 중요한 의미가 있다"고 말했다. 

연구팀은 실용화에 중요한 지식재산권을 확보하기 위해 논문 출판 전 특허를 출원해 2019년 11월과 2020년 11월  국내에서 특허 등록했다. 현재 몇몇 질환 모델에서 효능을 입증하는 것과 함께 GMP 생산을 위한 가치평가를 하고 있다.  ⓒ 세이프타임즈

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