인간 줄기세포. 게티이미지뱅크
줄기세포 등을 이용한 재생 의료(regenerative medicine) 분야에서 중간엽줄기세포(mesenchymal stem cellㆍMSC)가 가장 많이 활용되고 있다.
MSC는 수정란이 분열해 생긴 중배엽에서 분화된 연골ㆍ골 조직ㆍ지방 조직ㆍ골수 기질(stroma) 등에 존재하는 줄기세포를 말한다. MSC는 이식 후 거부반응을 피하는 성질이 있고 몸에 이로운 생체 인자를 많이 분비하고 염증을 억제하는 성질이 있기 때문이다.
다만 MSC를 세포 치료제로 상용화하려면 수량이 아주 많이 필요하다. 이를 위해 세포 증식을 위해 새로운 배양 접시에 옮겨 세포 대(代)를 계속 이어 배양하는 '계대 배양(繼代 培養ㆍsubculture)'을 시행한다. 하지만 이 과정에서 세포 기능이 떨어지고 세포도 노화돼 MSC 상용화에 걸림돌이 되고 있다.
그런데 김효수ㆍ이은주 서울대병원 순환기내과 교수팀이 MSC의 활성을 높이는 인자 ‘엔도텔린1’을 발굴해 이를 극복할 수 있는 길을 열었다. 연구 결과는 국제 학술지(Biomaterials)에 실렸다.
김 교수팀은 먼저 치료 효능이 좋은 MSC를 선정해 효능이 낮은 세포들과 유전자 발현을 비교 분석해 좋은 세포에서 다량 분비되는 활성 인자(엔도텔린1)를 발굴했다.
또한 엔도텔린1을 세포에 처치하면 MSC의 재생 치료 기능이 향상되는 것도 알아냈다. 즉, 체외 배양기에서 쥐 척수와 MSC를 공배양(共培養)한 결과, 엔도텔린1을 미리 처치한 세포를 공배양하면 척수 신경 성장이 크게 촉진됐다.
좌골신경 결손 동물 모델에서 대조 세포 치료 군에서는 절단된 신경이 다시 연결되지 않은 반면, 엔도텔린1을 미리 처리한 MSC를 투입하면 절단된 신경이 다시 연결되면서 생쥐의 하지(下肢) 기능이 회복되는 것을 입증했다.
치료 효능이 향상되는 메커니즘을 분석한 결과, MSC에 엔도텔린1을 처리하면 염색체 조절 인자(SMARC A4, D2)를 통해 염색체의 DNA 메틸 상태가 줄어들면서 유익한 유전자들이 많이 발현되면서 세포 재생 기능이 향상되는 것도 알아냈다.
김효수 교수는 “세포 치료제 시장에서 가장 흔히 사용되는 인간 MSC 이용도가 저조한 이유는 치료 효능이 밋밋한 탓”이라며 “엔도텔린1과 같은 펩타이드를 이용한 간단한 방법으로, MSC의 치료 효능을 높이면 세포 치료제 시장이 뜨거워질 것”이라고 했다.
김효수(왼쪽) 이은주 교수
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