온라인 차병원보는 세계적으로 권위 있는 SCI(Science Citation Index)급 학술지에 게재된 우수 논문 중 연구실적과 논문 인용 지수, 연구 기여도 등을 폭넓게 고려해 엄선한 논문을 매달 한 건씩 소개합니다. 이달에 소개할 논문은 2025년 4월 국제 학술지
에 실린 차 의과학대학교 미래융합대학 김기진교수팀의 논문 ‘간경변증 치료를 위한 친수성 지질 펩타이드로 세포개질된 기능강화 태반유래 중간엽줄기세포치료제’(IF=11.9)입니다.
간경변증 치료 위한 차세대 줄기세포치료제 개발 연구 필요
간섬유화는 간에 반복적인 손상과 염증이 발생하면서, 섬유성 반흔(흉터)이 쌓이는 과정으로, 진행되면 간경변증과 간암으로 이어질 수 있는 만성 간질환이다. 최근에는 과도한 알콜 섭취 뿐 아니라 당뇨병, 고지혈증, 비만 등 대사성질환이 원인이 되어 대사이상 지방간질환 또는 대사기능 장애 지방간염이 급증하고 있는 상황이다(지방이 간에 쌓임→ 염증 동반되며 섬유화 유발). 국내의 경우, 대사 관련 지방간염 환자 수는 2013년 대비 2023년 약 6배 이상 증가했을 뿐 아니라 간섬유화치료제 규모 또한 2030년 약 160억 달러(글로벌 시장)로 예측되고 있다. 그러나, 기존 간경변증 약물치료 및 세포치료제는 치료 효과와 기전이 명확하지 않았다. 때문에 치료효능이 명확한 차세대 기능강화 줄기세포 치료제 개발이 요구되고 있는 실정이다.
치료용 펩타이드로 세포표면 개질한 차세대 기능강화
태반줄기세포 치료제 개발
차 의과학대학교 미래융합대학 세포유전자재생의학 전공 태반연구실 김기진 교수팀은 태반줄기세포를 기반으로 다양한 만성질환 및 퇴행성 질환(다낭성난소증후군, 황반변성, 간경변증 등) 치료에 대해 연구해왔다. 특히, 김기진 교수는 만성 간질환 치료제 치료 효능에 대해 깊이 연구해온 전문가로, 아직까지 치료제가 없는 만성 간질환 치료를 위해 다양한 연구를 진행했다. 대표적인 것이 ‘치료용 펩타이드가 부착된 세포표면 개질을 통한 차세대 기능강화 태반줄기세포 치료제 제작과 치료 효능 검증’이다.
연구팀은 치료효능이 검증된 펩타이드를 투과억제제와 지질부착제의 소수성 반응을 활용해 태반줄기세포 표면에 코팅한, 즉 기능이 한층 강화된 태반줄기세포를 제작했다. 그런 뒤 치료용 펩타이드가 표지(표면에 부착된)된 기능강화 태반줄기세포를 혈관주사를 통해 간경변증 쥐 모델의 간에 이식했다. 태반줄기세포 표면에 표지된 치료용 펩타이드는 쥐의 손상된 간 조직에서 발현되는 펩타이드 수용체와 결합하게 되는데, 이와같은 상호작용과 활성화를 통해 기능강화된 태반줄기세포는 다양한 성장인자와 사이토카인을 분비하면서 손상된 간세포의 재생을 촉진하게 된다.
그림 1. (위) 태반줄기세포에 치료용 펩타이드를 부착하는 과정,
(아래) 기능을 강화한 태반줄기세포를 간경화증 마우스모델에 주입해 손상된 간세포를 회복시키는 과정을 보여주는 모식도.
기능강화 태반줄기세포 치료 쥐 그룹에서, 간손상 수치 현저히 감소
연구팀은 간 세포의 손상과 괴사를 유발시키는 화학물질인 티오아세트아마이드 (Thioacetamide, TAA)를 12주간 투여, 만성 간섬유화를 유도한 쥐 동물모델을 세 그룹으로 나누었다. 줄기세포를 이식하지 않은 그룹, 일반 태반줄기세포를 이식한 그룹, 치료용 펩타이드로 기능강화된 태반줄기세포를 이식한 그룹이 그것으로, 그룹간 치료 효능을 분석하였다.
기능강화 줄기세포 이식 4주 후 쥐의 혈액을 분석한 결과, 손상된 간섬유화 쥐 그룹대비 태반줄기세포 이식한 그룹에서 통계적으로 유의성 있게 호전되는 결과가 관찰되었다. 특히, 치료효능 펩타이드로 기능강화된 태반줄기세포 이식 그룹에선 간 손상 수치가 현저히 감소됨이 확인되었다(그림2의 A-D 참고). 특히, 간 조직 검사에서 줄기세포를 이식한 그룹에서는 간의 형태학적 변화가 관찰되었고(그림2의 E,F 참고), 항섬유화능을 분석하는 시리우스 레드(Sirius red) 염색 분석 결과에선 줄기세포 이식하지 않은 질환 동물 모델그룹 대비 태반줄기세포 이식그룹과 기능강화된 태반줄기세포 이식그룹에서 간 조직에서의 섬유화가 감소됨을 확인하였다. 특히, 기능강화된 태반줄기세포 이식 그룹에서 현저하게 감소됨을 확인하였다(그림2의 F, G 참고).
그림2. 정상쥐, 간섬유화 쥐 모델, 간섬유화+태반줄기세포 이식 쥐 모델, 간섬유화+기능강화 태반줄기세포 이식 쥐 모델 대상으로 한 실험 결과. 기능강화 태반줄기세포를 이식한 쥐 모델에서 간섬유화 수치가 현저히 떨어짐을 알 수 있다.
재생의학 분야 차세대 세포유전자치료제로서 주도적 역할 기대
더 나아가 연구팀은 기능강화된 태반줄기세포의 만성 간질환 동물 모델에서의 치료 효능을 검증을 시작으로, 세포표면 개질된 태반줄기세포의 시험관(In vitro) 수준에서의 안전성 및 안정성 등을 검증하였다. 또한, 기능강화된 세포표면 개질 태반줄기세포의 만성 간질환에서의 치료 효과 최적화를 위한 세포 이식 경로별, 적정 세포 수 이식 등에 대한 연구 결과를 진행하였다. 이런 결과들을 기반으로, 향후 In vivo 안전성 평가, 임상연구를 위한 GMP 생산 및 식약처 임상 1상 승인 절차 등을 계획 중이다. 이번 연구결과는 기능강화 태반줄기세포 제작에 대한 원천플랫폼 핵심기술로, 임상과 연계된 차세대 기능강화줄기세포 치료제 개발 뿐 아니라 세포유전자치료제의 주도적 역할을 할 것으로 기대하고 있다.
*본 연구는 범부처재생의료기술개발사업단 과제연구비 (RS-2022-00070304)로 진행되었다.