미국 노스캐롤라이나 주립대와 노스캐롤라이나(채플힐) 대, 중국 정저우대 제1부속병원 연구진이 최근 심장줄기세포 합성 버전을 개발해 냈다.

이 합성 줄기세포는 자연적인 줄기세포에 비해 치료상의 이점 뿐만 아니라 세포 치료와 관련된 몇몇 위험을 줄일 수 있는 것으로 알려진다. 이와 함께 보존 안정성이 좋고, 다른 형태의 줄기세포에도 이 합성기술을 적용할 수 있을 것으로 보여진다.

기존 세포치료, 종양 성장이나 면역거부 부담

줄기세포 치료는 재생의학의 유망한 치료 전략으로 생체 내 복원력을 증진함으로써 질병을 치료하는 방법이다. 손상된 조직이 단백질과 유전물질이 포함된 ‘파라크린 인자’(paracrine factors)를 분비함으로써 스스로 복구하도록 돕는다.

줄기세포 치료는 효과적인 방법이지만 종양을 성장시키고 면역거부 반응을 일으키는 등 몇가지 위험도 따른다. 또 세포 자체가 매우 연약해 조심스럽게 보관해야 하고, 사용 전 세포 타입을 정하고 특성화하는데 여러 단계의 과정을 거쳐야 한다.

논문의 교신저자로 이번 연구를 주도한 커 청(Ke Cheng) 노스캐롤라이나 주립대 분자생의학 부교수이자 노스캐롤라이나(채플힐)대 약대 겸임부교수는 이같은 기존 세포 치료의 단점을 보완해 기성품으로 응용이 가능한 합성 심장줄기세포를 만들어내 학계의 관심을 모은다.

이번 연구는 ‘네이처 커뮤니케이션즈’( Nature Communications) 12월 26일자에 발표됐다.

세포 모방 미립자에 심장줄기세포 세포막 입혀

커 청 교수팀은 생분해성과 생체적합성을 갖춘 고분자인 PLGA[poly (lactic-co-glycolic acid)]로부터 세포 모방 미립자(CMMP)를 만들어냈다. 그런 다음 배양된 인간 심장줄기세포에서 성장인자 단백질을 얻어내 이를 PLGA에 첨가시켰다. 마지막으로 이 미립자에 심장줄기세포 세포막을 입혔다.

커 청 교수는 “내용물과 줄기세포 외피를 가져다 생분해성 입자로 포장했다”고 밝혔다.

시험관 실험에서 세포 모방 미립자와 심장줄기세포는 심장근육 성장을 증진시켰다. 또 심근경색을 일으킨 쥐 모델에서 세포 모방 미립자를 시험한 결과 심장마비 발작 후 심장조직에 결합돼 성장을 향상시키는 능력이 심장 줄기세포와 비교할 만한 것으로 밝혀졌다. 세포 모방 미립자는 구조상 복제할 수 없기 때문에 종양 형성 위험도 줄어든다.

“기성품 줄기세포 생산을 위한 교두보 희망”

커 청 교수는 “합성 세포는 독소를 없애고 면역능력은 살린 비활성화 백신과 매우 유사한 방식으로 작동한다”며, “심장줄기세포 세포막을 입혔기 때문에 면역반응을 일으키지 않고 통과한 후 심장조직에 결합돼 성장인자를 분비하고 손상된 부위의 복구작업을 수행하지만, 스스로 증식할 수 없어 암 발생 위험 없이 줄기세포 치료 효과를 얻게 된다”고 설명했다.

합성 줄기세포는 천연 인간 줄기세포보다 내구성이 높고 혹독한 냉동이나 해동에도 잘 견디는 것으로 알려진다. 굳이 환자 자신의 조직에서 추출해낼 필요도 없다. 어떤 형태의 줄기세포에나 이 제조과정을 적용할 수 있는 것도 장점의 하나다.

커 청 교수는 “이번 연구가 환자들이 필요할 때 지체 없이 줄기세포 치료를 받을 수 있는 기성품 줄기세포 상품 개발을 위한 교두보가 되기를 희망한다”고 말했다.