한국생명공학연구원은 줄기세포융합연구센터 손미영·이미옥 박사 연구팀이 혈액 속 지질 신호물질로 성인 심장에 가까운 기능적 특성을 보이는 고품질 심근세포 제조 기술을 개발했다고 1일 밝혔다.

심근세포는 심장질환 연구, 신약의 심장독성 평가, 재생의료 등에 활용될 수 있다.

연구팀은 소 혈청을 넣었을 때 줄기세포가 심근세포로 잘 자란다는 점에 착안, 혈청 속 여러 성분 중 생리활성 지질 신호 물질인 S1P와 이를 인식하는 수용체인 S1PR1에 주목했다.

인간만능줄기세포에 S1P 또는 S1PR1 선택적 작용제(SEW2871)를 처리한 결과, 90% 이상이 심근세포로 분화했으며 성숙도와 기능적 특성도 향상됐다.

이렇게 자란 심근세포는 어른 심근세포처럼 세포 크기가 커지고, 심장을 뛰게 하는 근육 마디가 촘촘하게 정렬됐다. 박동 신호와 전기적 특성이 훨씬 더 규칙적이고 강력해졌다.

반면 유전자 가위 기술(CRISPR-Cas9)로 S1PR1 유전자를 제거한 줄기세포는 S1P를 처리해도 심근세포로 제대로 분화하지 못해 S1P-S1PR1 신호가 심근세포의 분화와 기능적 성숙에 핵심적인 역할을 한다는 사실을 과학적으로 증명했다고 연구팀은 설명했다.

연구팀이 심근경색(심장 혈관이 막혀 심장 근육이 죽는 질환)에 걸린 실험동물에 이 기술로 만든 성숙한 심근세포를 이식한 결과, 손상된 심장의 펌프 기능이 크게 회복되었을 뿐만 아니라 심장이 딱딱하게 변하는 섬유화 현상이 현저히 줄어들고 이식된 세포가 심장 조직에 잘 정착하는 치료 효과를 확인했다.

손미영 박사는 "이번 연구는 혈액 속 신호 물질을 활용해 줄기세포 유래 심근세포의 분화 효율과 기능적 성숙도를 동시에 향상한 성과"라며 "향후 사람 유래 심장 모델을 활용한 신약 안전성·유효성 평가와 심장 재생의료 기술 개발에 활용될 것"이라고 말했다.