KIST, 마이크로젤로 세포생존, 혈관신생 촉진
다리 절단의 새 치료 제공..말초동맥질환 적용
심각한 경우 다리 절단에 이르게 하는 중증하지허혈을 치료할 수 있는 줄기세포 기반 3차원 치료제가 개발됐다.
한국과학기술연구원(KIST)은 김상헌 박사 연구팀이 콜라겐 마이크로젤을 이용한 줄기세포의 자기조립화 플랫폼 기술을 이용해 3차원 줄기세포 중증하지허혈 치료제를 개발했다고 25일 밝혔다.
줄기세포 치료제는 높은 조직 재생 능력을 지니고 있지만, 줄기세포를 단독으로 이식할 때 손상 부위의 저산소증, 면역반응 등으로 세포 생존율이 떨어져 원하는 치료 효과를 얻을 수 없다. 이 때문에 생분해성 고분자나 세포외기질의 성분을 지지체로 사용해 줄기세포를 전달하는 소재 개발이 필요하다.
연구팀은 콜라겐 마이크로젤을 마이크로미터 단위의 크기로 가공해 체내 이식이 쉽고 균일한 세포분포도를 갖는 다공성 3차원 조직체를 만들었다. 이 조직체에 쓰인 콜라겐은 생체 적합성과 세포 활성이 매우 우수해 마이크로젤 입자와 줄기세포 내 콜라겐 수용체 간 상호작용을 촉진해 세포의 자기조립을 유도할 수 있다. 또한 마이크로젤 입자 사이의 간격은 3차원 조직체의 기공률(세포와 세포 사이 공간 비율)을 높여 약물 전달 효율과 세포 생존율을 높인다.
연구팀은 개발한 마이크로젤 줄기세포 조직체를 중증하지허혈을 가진 실험용 쥐의 근육조직에 주입한 결과, 혈류 흐름이 40% 증가했고, 하지 근육과 혈관 재생 비율은 60% 높아졌다. 중증하지허혈은 다리에 혈액을 공급하는 주요 혈관이 막혀 발생하는 질환으로, 말초동맥에 동맥경화증이 점차 심해짐에 따라 혈액 흐름이 서서히 줄어들어 다리 조직을 괴사시킨다. 치료법으로 스텐트 삽입과 같은 혈관성형술이나 혈전방지 약물을 쓰고 있지만 혈관 손상이나 혈전 재발 위험이 있어 줄기세포를 활용한 치료법 개발이 활발하다.
연구팀은 줄기세포 조직체가 세포 친화적 신소재인 콜라겐 마이크로젤을 이용해 세포만으로 이뤄진 3차원 줄기세포 치료제에 비해 체내 이식이 쉽고, 세포 생존율도 높였다. 특히 탁월한 혈관 신생 효과를 보여 중증허혈 질환으로 절단 이외에 다른 치료 방법이 제한적이었던 환자 치료뿐 아니라, 말초동맥질환과 유사한 기전의 다른 질환에 확장 적용할 수 있다고 연구팀은 설명했다.김상헌 KIST 박사는 "3차원 줄기세포 치료제의 명확한 작용 기전 규명과 타깃인자 발굴 등 후속 연구를 추진할 계획"이라고 말했다. 이 연구결과는 국제 학술지 '바이오액티트 머터리얼즈' 최신호에 실렸다.
이준기기자
한국과학기술연구원은 콜라겐 마이크로젤을 이용해 3차원 줄기세포로 중중하지허혈을 치료할 수 있는 치료제를 개발했다.
KIST 제공
생쥐 중증하지허혈 모델에 마이크로젤 줄기세포 치료제를 투입한 결과, 손상된 하지에서 높은 세포 생존율과 혈관 신생 촉진 효과를 보였다.
