코로나·폐섬유증으로 손상된 세포, 거뜬히 재생?

미 보스턴대 “폐에 맞춤형 줄기세포 ‘생착’ 성공”…아직 동물실험 단계

코로나-19로 인한 폐질환, 폐기종, 폐섬유종 등으로 손상된 폐를 쉽게 치료할 수 있는 날도 머지않은 것 같다. 동물실험 단계이긴 하나 맞춤형 줄기세포를 '생착'하는 방법이 개발됐다. [사진=게티이미지뱅크]

손상된 폐의 세포를 재건·재생할 수 있는 새로운 세포 이식법이 개발됐다. 코로나-19로 손상된 폐 질환과 폐기종, 폐섬유증 등 환자 치료에 큰 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다.

미국 보스턴대 의대와 메디컬센터의 합작투자회사인 '재생의학센터(CReM)' 공동 연구팀은 각종 질병으로 손상된 폐에 맞춤형 줄기세포를 '생착'하는 방법을 생쥐실험에서 발견했다고 밝혔다. 생착(Engraftment)은 이식한 줄기세포나 골수가 환자의 골수에 정착해 새로 적혈구, 백혈구, 혈소판을 만들 수 있게 되는 상태다. 줄기세포를 생착했다는 것은 성공적으로 이식했다는 뜻이다.

연구의 교신 저자인 데럴 코튼 교수(CReM 책임자)는 "맞춤형 폐 줄기세포를 면역억제제를 투여하지 않고 손상된 폐에 성공적으로 이식할 수 있게 됐다"고 말했다.

연구팀은 20년 이상 폐 기도 또는 폐포를 재생하기 위해 폐에 세포를 생착시키는 방법을 연구해 왔다. 생착이 오래 지속되고 기능적으로 유지되려면 '줄기세포 틈새'라는 폐의 줄기세포 또는 전구세포의 '구획'을 재구성해야 한다.

연구팀은 실험실에서 '유도 만능 줄기세포(iPSC)'를 사용해 폐의 각 줄기세포 또는 전구세포(특정 세포가 형태와 기능을 제대로 갖추기 전 단계의 세포)를 맞춤형으로 만드는 방법을 개발했다. 또 이 세포를 폐가 손상된 생쥐에게 순조롭게 이식하는 방법도 찾아냈다. 연구팀은 이를 통해 폐에서 가스 교환을 맡는 부위(폐포)에 맞춤형 줄기세포를 생착하는 방법을 개발하는 데 성공했다.

맞춤형 줄기세포는 기도의 정상 줄기세포인 기저세포로 생착했고, 분열을 통해 스스로 재생하거나 복제할 수 있었다. 또 다른 세포 유형을 만들어 제대로 기능하는 기도 상피를 만들었다. 생착된 세포는 제1형 폐포세포와 제2형 폐포세포 등 두 가지 유형의 폐포 세포를 형성했다. 제2형 폐포세포는 평생 동안 폐포의 전구세포 역할을 한다. 이식된 맞춤형 줄기세포에서 새로운 제2형 폐포세포를 형성하면 세포가 자가 재생 및 분화해 폐포가 오랫동안 유지될 수 있다.

연구팀은 "유도 만능 줄기세포(iPSC)로 만든 맞춤형 줄기세포를 사용해 기도와 폐포에서 폐 줄기세포와 전구세포를 재구성한 것은 앞으로 손상, 퇴화, 돌연변이와 관련된 폐 질환의 치료에 큰 영향을 미칠 수 있을 것"으로 내다봤다. 유도 만능 줄기세포는 모든 개인의 혈액이나 피부에서 만들 수 있다.

이 연구 결과(Airway stem cell reconstitution by the transplantation of primary or pluripotent stem cell-derived basal cells)는 국제학술지 ≪셀 줄기세포(Cell Stem Cell)≫ 온라인판에 실렸다.

김영섭 기자 (edwdkim@kormedi.com)