KIST 김상헌 박사팀, '줄기세포 중증하지허혈 치료제' 개발

핵심요약

한국과학기술연구원 생체재료연구센터, 줄기세포 활용 치료제 개발
체내 이식 쉽고 세포 생존율 높은 3차원 줄기세포 치료제

콜라겐과 히알루론산으로 미세다공성 3차원 조직체를 만들고 지방 유래 줄기세포를 함께 배양해 마이크로젤-세포 자기조립화 줄기세포 치료제를 개발했다. 마이크로젤-세포 자기조립화 줄기세포치료제를 투여한 중증하지허혈 생쥐 모델에서 훨씬 높은 혈류 흐름과 사지 보존 효과를 보였다. 연합뉴스

한국과학기술연구원(KIST) 생체재료연구센터는 김상헌 박사팀이 체내 이식이 쉽고 세포 생존율이 높은 3차원 줄기세포 중증 하지 허혈 치료제를 개발했다고 25일 밝혔다.

해당 치료제는 콜라겐과 히알루론산으로 만든 미세다공성 3차원 조직체와 지방 유래 줄기세포를 결합한 것이다.

다리 부분에 혈액을 공급하는 주요 혈관이 막히면서 조직을 괴사시키고 절단을 초래할 수 있는 중증 하지 허혈(Critical limb ischemia)에서 줄기세포를 체내에 효율적으로 투여하고 생존율을 획기적으로 높일 수 있는 치료제라는 설명이다.

중증 하지 허혈은 다리에 혈액을 공급하는 주요 혈관이 막혀 발생하는 질환이다. 말초동맥 경화증이 심해져 혈액 흐름이 서서히 줄면서 다리 조직 괴사로 인해 절단이 불가피한 상황에 이른다. 

그동안 스텐트 삽입 같은 혈관성형술이나 혈전 방지 약물이 치료에 활용됐지만 혈관 손상이나 혈전 재발 위험이 있어 줄기세포 치료법 개발에 이목에 집중됐다. 

줄기세포 치료제는 조직 재생 효과는 높지만 단독으로 투여하면 손상 부위의 저산소증, 면역반응 등으로 세포 생존율이 떨어지는 문제가 있다는 지적이 제기됐다. 세포 생존율을 높이려면 생분해성 고분자나 세포외 기질 성분을 지지체로 사용하는 전달체 개발이 필요하다.

연구팀은 생체적합성 물질인 콜라겐과 히알루론산으로 하이드로젤을 만들고, 이를 재차 마이크로 단위 크기로 가공해 체내 이식이 쉽고 균일한 세포 분포도를 갖는 다공성 3차원 조직체인 콜라겐 마이크로젤을 구성했다. 콜라겐 마이크로젤에서 지방 유래 줄기세포를 배양해 마이크로젤-세포 자기조립화 줄기세포치료제를 완성한 것이다.

생쥐 중증 하지 허혈 모델에서 마이크로젤-세포 자기조립화 줄기세포치료제는 대조군, 마이크로젤 단독, 마이크로젤-세포 단순 혼합, 세포 단독 응집체보다 훨씬 높은 혈류 흐름과 사지 보존 효과를 보였다. 연합뉴스

연구팀이 개발한 마이크로젤-세포 자기조립화 줄기세포 치료제를 중증 하지 허혈 생쥐 모델에 투여한 결과, 줄기세포 치료제만 투여하거나 줄기세포와 마이크로젤을 단순히 혼합해 투여한 경우보다 더 많은 혈관 신생인자를 발견해 혈관 재생 효과가 훨씬 높다는 결과가 드러났다.

마이크로젤-세포 자기조립화 줄기세포 치료제는 줄기세포만 투여한 경우보다 혈류 흐름 및 혈관 재생 비율이 5~10배 높았다. 줄기세포와 마이크로젤을 단순 혼합해 투여한 경우보다는 혈류 흐름은 약 40%, 하지 근육 및 혈관 재생 비율은 60% 높아졌다. 

김 박사는 "콜라겐 마이크로젤은 생체적합성이 우수해 임상 등 실용화 가능성이 매우 높은 바이오 신소재"라며 "현재 이 물질을 중증 하지 허혈은 물론 당뇨성 괴사 등 다른 질환에 대한 줄기세포 치료법에도 적용하기 위한 연구를 추진하고 있다"고 했다.

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CBS노컷뉴스 이정주 기자 sagamore@cbs.co.kr

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