이식편대숙주병은 동종 간 수혈이나 골수이식 후 거부반응이 발생해 사망에까지 이를 수 있는 치명적인 질병으로 아직 마땅한 치료제가 없다.

이러한 난치성 질환을 극복할 대안으로 줄기세포 치료에 전 세계 의학자들의 관심이 모아지고 있는 가운데, 국내 연구진이 이식편대숙주병 치료에 효능을 보인 고품질의 줄기세포 치료제를 개발해냈다.

울산의대 서울아산병원 의생명과학교실 신동명(사진) 교수팀은 중간엽줄기세포에 세 가지 화합물인 아스코빌글루코사이드(AA2G)와 발프로산(VPA), 스핑고신-1-인산염(S1P)을 단일 처리해 만든 ‘PFO(Primed/Fresh/OCT4) 중간엽줄기세포’를 이식편대숙주병 쥐에게 투여한 결과 치료 효능이 증진됐다고 최근 밝혔다.

이번 연구결과는 SCI급 국제 학술지 ‘임상 및 중개 의학(Clinical and Translational Medicine, 피인용지수 11.492)’ 최근호에 게재됐다.

중간엽줄기세포는 다양한 세포로 분화가 가능하고 면역조절 기능이 있어 줄기세포 치료제의 주 세포원으로 쓰인다. 하지만 치료제 개발 시 줄기세포를 체외에서 배양하는 과정을 필수로 거치는데 이때 세포 내 활성산소가 발생해 줄기세포 기능이 손상될 가능성이 매우 크다. 생체 이식 후 생존율과 생착률이 급격히 떨어지는 한계도 존재한다.

신 교수팀은 체외 배양 단계에서 발생하는 산화 스트레스가 중간엽줄기세포의 노화를 유도하고 기능을 저하시키는 주범으로 보고, 이를 극복하기 위해 세포 자체의 항산화(세포산화 억제) 기능을 높이고 이식 후 생존율을 증가시키는 공정 기술을 연구해왔다.

선행 연구들에서 신 교수팀은 비타민 C 유도체인 아스코빌글루코사이드(AA2G)를 세포에 처리했더니 산화 스트레스를 유발하는 비타민 C의 단점을 극복하고 항산화 기능을 증가시킨다는 사실을 확인했다. 또한 히스톤탈아세틸 제제인 발프로산(VPA)과 세포 내 지질인 스핑고신-1-인산염(S1P)을 낮은 농도로 혼합 처리하면 보다 안정성 있게 화합물 처리가 가능해 줄기세포 기능을 향상시킬 수 있다는 점도 파악했다.

줄기세포의 항산화 기능을 높이는 방법과 공정 과정에서 안정성을 확보하는 방법을 확인한 신 교수팀은 아스코빌글루코사이드(AA2G)와 발프로산(VPA), 스핑고신-1-인산염(S1P) 세 가지 화합물을 단일 처리한 ‘PFO(Primed/Fresh/OCT4) 중간엽줄기세포’를 개발했다.

PFO 중간엽줄기세포는 세포의 크기가 작아지고 항산화 기능이 향상되는 특징을 보였는데, 이를 이식편대숙주병을 유도한 쥐에게 주입한 결과 치료 효능이 향상된 모습을 발견할 수 있었다.

또한 PFO 중간엽줄기세포는 세포의 노화를 억제하고 자가증식, 생착, 항염증, 면역 억제 등의 기능을 증진할 뿐 아니라, 공정이 단순해 줄기세포 치료제 개발 시 안정성 측면에서도 매우 유리한 것으로 입증됐다.

연구책임자인 신동명 울산의대 서울아산병원 의생명과학교실 교수는 “세 가지 화합물의 단일 공정을 통해 줄기세포의 항산화 기능을 제어하며 줄기세포 치료제를 고도화할 수 있는 기술적 근간을 확보했다”며  “이번 줄기세포 치료제 고도화 기술이 이식편대숙주병을 포함해 아직까지 효과적인 치료법이 없는 면역 질환이나 신경계 질환, 염증성 질환 등 다양한 난치성 질환을 극복하는 기반이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

신 교수팀은 중간엽줄기세포의 치료 및 면역제어 기능을 조절하는 신호전달체계를 밝혀 불모지와 다름없던 이식편대숙주병 치료 분야에서 중간엽줄기세포를 활용한 세포치료 가능성을 처음으로 제시하는 등 줄기세포 치료 연구를 선도하고 있다.

한편 이번 연구는 한국보건산업진흥원 첨단재생의료 기술개발사업과 한국연구재단 중견연구자 지원사업 및 선도연구센터 지원사업의 지원을 받아 진행됐다.