'사포닌'이 줄기세포 치료에도?... 뼈 재생 속도 높인다!

국내 연구진, '사포닌 기반 나노입자' 개발... 최초 치료 적용

가톨릭중앙의료원 연구진이 '사포닌'을 나노공학으로 가공해 줄기세포 치료에 적용한 기술을 개발했다. [자료=게티이미지뱅크]

인삼 등에 많이 함유한 성분으로 유명한 '사포닌'을 나노공학으로 가공해 줄기세포 치료에 적용한 기술이 개발됐다. 해당 물질은 세포에 약물을 효율적으로 전달할 뿐 아니라 뼈 재생을 촉진할 것으로 기대된다.

이는 가톨릭대 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단 합성생물학사업단의 연구 결과다. 연구팀은 사포닌의 일종인 '알파 헤데린'(alpha-hederin)이란 물질을 기반으로 '사포닌 나노입자'(Ad-SNP)를 개발했다.

이번에 개발한 사포닌 나노입자는 덱사메타손(Dex)과 알파-리포익산(ALA) 등의 물질을 포함하고 있어 줄기세포(인간 중간엽 줄기세포)가 뼈를 만드는 조골세포로의 분화를 유도했다.

줄기세포란 우리 몸을 구성하는 세포의 기원이 되는 세포다. 아직 특정한 세포로 분화하지 않아 다양한 기능의 세포로 분화될 수 있기 때문이다. 인간 줄기세포를 추출할 수 있는 곳은 수정란(배아 줄기세포)이 대부분이며, 뼈와 혈액 등 신체 일부에도 극소수 일부 존재한다.

줄기세포 치료는 손상한 신체 부위나 장기 등에 주입해 해당 기능의 세포로 분화하도록 유도해 회복을 촉진하는 방법이다. 따라서 줄기세포 치료의 핵심 단계는 특정 물질을 통해 줄기세포 분화의 방향을 유도하는 일이다.

특히, 이번 연구에서 사포닌 성분은 뼈 재생 속도를 촉진하는 데도 도움이 됐다. 세포막에 기공을 쉽게 형성하는 사포닌의 독특한 특성 덕에 약물이 줄기세포에 더 빠르게 흡수하고 보다 오랫동안 세포 안에 머물 수 있도록 도왔다. 연구팀은 실험쥐를 활용한 대퇴골 재생 실험에서 다른 비교군보다 가장 빠르고 완전히 뼈를 재생하고 회복하는 것도 확인했다.

구희범 교수는 "사포닌 기반 나노입자를 최초로 줄기세포 치료에 적용한 연구"라면서 "나노입자를 이용해 줄기세포 안에 약물을 전달할 가능성을 보여줘 향후 다양한 줄기세포 치료 분야에 응용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구는 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단의 지원을 받아 진행했으며, 생체재료 분야의 저명한 국제 학술지 《바이오메터리얼즈Biomaterials》 11월 호(https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2023.122342)에 게재됐다.

한편, 사포닌은 인삼, 홍삼 등에 다수 함유한 것(진세노사이드)으로 알려져 우리에게 익숙한 물질이기도 하다. 다만, 사포닌은 인삼뿐 아니라 다양한 식물에 널리 존재하는 화합물이다. 식물을 공격하는 곰팡이, 세균, 곤충에 대한 방어력을 가졌으며, 우리 몸에서는 항염 기능과 항산화효과, 면역력 증강, 인체 내의 콜레스테롤 저하 기능 등을 낸다.

가톨릭중앙의료원 연구진이 개발한 사포닌 기반 나노입자 개념도(왼쪽)과 줄기세포 치료 동물실험 모식도 [자료=《Biomaterials》]

최지현 기자 (jh@kormedi.com)