한국과학기술연구원(KIST)은 2017년 개발한 줄기세포 표지(라벨링) 기술의 효과를 쥐 실험에서 확인했다고 7일 밝혔다. 연구진이 개발한 조영제 나노입자는 쥐에 이식한 줄기세포에 결합했고, 14일간 이 표지를 활용해 줄기세포를 관찰하는 게 가능했다.

줄기세포는 다양한 종류의 세포로 분화할 수 있는 능력(전분화능)이 있는 세포로, 이를 이용해 손상된 조직이나 장기를 재생하려는 연구가 진행 중이다. 손상된 조직 재생을 위해 줄기세포를 동물이나 사람 몸에 직접 주입하기도 하는데, 이때 이식된 세포가 제 위치에 잘 남아 작용하는 파악하는 평가기술이 꼭 필요하다.

현재는 이런 평가를 주로 MRI(자기공명영상) 등 영상평가로 하는데, 평가를 위해 줄기세포 안에 조영제를 넣는다. 그러나 약품이 줄기세포의 원래 성질을 변화시키거나 표지 효율이 높지 않다는 문제점이 있었다.

KIST 테라그노시스연구단 김광명 책임연구원팀은 이런 한계를 해결하기 위해 2년 전 몸속에 이식한 줄기세포를 관찰할 수 있는 방법을 고안해 발표했다. 당시 연구진이 개발한 표지법은 줄기세포에 조영제를 넣는 대신 세포 표면에 붙이는 것이었다. 조영제와 결합할 수 있는 나노입자를 줄기세포 표면에 걸어주는 셈이다. 나노입자의 원료로는 고분자 물질인 글리콜 키토산을 썼다.

이번 연구에서 2년 전 개발한 나노입자의 특성을 최적화했다는 게 KIST의 설명이다. 글리콜 키토산 나노입자에 조영 효능이 가장 뛰어난 20㎚짜리 산화철 나노입자를 추가했다.

연구진은 이렇게 만든 산화철 기반의 복합조영제 나노입자를 실제 뇌졸중을 앓는 쥐에 투여해 영상화 효과를 검증했다. 줄기세포 이식을 받은 쥐에 조영제 나노입자를 투여하고 근적외선 형광 영상과 MRI(자기공명영상)로 확인한 결과 14일간 줄기세포의 변화를 안정적으로 확인할 수 있었다.

김광명 박사는 "앞으로 줄기세포 치료제 개발과 효능 예측에 폭넓게 활용할 수 있을 것"이라고 의의를 밝혔다.

연구 결과는 '미국화학회 나노'(ACS Nano·10월 4일자)에 실렸다.