“생체 내 이식된 줄기세포를 실시간 평가하고 성상교세포로 분화 유도된 성체줄기세포로 치료효과를 개선하다.”

국제학술지 『Biomaterials』 2018에 게재된 논문 ‘Tracking and protection of transplanted stem cells using a ferrocenecarboxylic acid-conjugated peptide that mimics hTERT’, 『Molecular Neurobiology』 2019에 게재된 논문 ‘Glia-Like Cells from Late-Passage Human MSCs Protect Against Ischemic Stroke Through IGGBP-4’중에서

연구자. 고성호 교수 한양대학교구리병원 신경과

 

신경계 질환에 있어서 줄기세포 연구의 필요성

우리나라는 고령인구가 매우 빠르게 증가하고 있으며, 2017년 65세 이상 인구가 전체 인구의 14%를 넘는 고령사회에 진입하였다. 많은 전문가들은 지금의 진행속도라면 6년 뒤인 2026년에는 20%를 넘는 초고령사회에 진입할 것으로 예상하고 있다.

고령인구의 증가는 우리나라 보건의료시스템이 매우 발전했다는 것을 보여준다는 의미에서 긍정적인 부분도 있지만, 고령인구에서 다양한 신경계 질환들을 갖는 환자들이 급격히 증가할 수 있다는 측면에서 분명히 부정적인 부분을 동반하고 있다. 예를 들어 치매의 경우만 보더라도 2030년이 되면 치매 환자수가 100만 명을 넘고 16.5조를 넘는 사회경제적 비용이 지출될 것으로 예상하고 있다. 따라서 고령인구에서 증가하는 다양한 신경계 질환들에 대한 치료법을 찾는 것은 매우 시급한 당면 과제이다.

지금까지 상상할 수 없이 많은 연구들이 신경계 질환에 대한 새로운 치료법 개발을 위해 시도되었으나, 거의 대부분 실패로 끝났다. 그 이유로 지금까지 시행된 대부분의 연구들이 단일 치료 타겟을 목표로 하는 치료법 개발을 목표로 하고 있었으나, 신경계 질환에 기여하는 다양한 병리기전들을 고려할 때 단일 치료 타겟을 조절함으로써 치료 효과를 기대하기는 어렵다는 것이 현재 일반적인 의견이다. 따라서 다양한 타겟을 동시에 조절할 수 있는 치료법 개발에 관심이 쏟아지고 있고 이런 의미에서 줄기세포를 이용한 치료법 개발은 매우 중요한 연구주제가 되고 있다.

지난 6월 2일 인터넷을 떠들썩하게 했던 뉴스 역시 줄기세포를 이용하여 파킨슨병 치료에 성공하였다는 연구결과를 다룬 것이었다. 이처럼 줄기세포를 이용한 치료법은 다양한 치료 타겟을 동시에 조절함으로써 상당한 치료 효과를 기대할 수 있다는 점에서 기초과학자들과 임상 의사들에게 공통적으로 큰 관심의 대상이 되고 있다.

생체 내 이식된 줄기세포, MRI를 이용한 줄기세포 치료 개선

본 연구자 또한 향후 신경계 질환의 치료에 있어서 줄기세포를 이용한 새로운 치료법이 주를 이를 것이라는 생각에 동의하며 다양한 줄기세포 연구들을 진행해오고 있다. 연구를 진행해오면서 부딪혔던 문제점 중 하나는 이식된 줄기세포의 운명을 평가할 수 있는 방법이 없으므로, 치료 효과 및 기전을 예측하기 어렵다는 사실이었다.

이에 본 연구자는 세포 내로 매우 잘 들어가는 아주 작은 펩타이드에 철성분을 부착하여 줄기세포들을 표지하였고, 이 세포들을 체내에 이식한 후 MRI를 이용하여 실시간 추적할 수 있는 방법을 개발하여 2018년 관련 분야 세계 최고 저널인 Biomaterials(인용지수: 10.273)에 보고한 바 있다. 이 방법을 이용하면 이식된 줄기세포의 생존, 이동, 활동 등을 생체 내에서 평가할 수 있어 치료 효과 및 기전을 규명하 는데 큰 도움이 될 수 있음을 보여주었다.

성상교세포로 분화 유도된 성체줄기세포의 치료효과 규명 지금까지 다양한 연구들에서 사용되어온 줄기세포들은 이론적인 근거에 비하여 치료 효과가 기대에 못 미치는 경우가 많았다. 본 연구자는 이런 문제점을 극복하고자 골수 유래 중간엽 줄기세포를 성상교세포로 분화 유도하고 이를 이용하여 신경계 질환의 새로운 치료법을 개발하고자 하는 다양한 연구들을 서울대학교 치의학대학원 장미숙 교수와 함께 진행해오고 있다.

성상교세포는 우리 뇌에 가장 많이 존재하는 세포로 다양한 역할을 하는 것으로 알려져 있으며, 많은 전문가들은 이를 잘 활용하면 새로운 치료법으로써 충분한 가치가 있다고 생각하고 있다. 본 연구자는 뇌경색 동물모델에 성상교세포로 분화 유도된 성체줄기세포를 투여하여 단순 성체줄기세포 투여군과 치료 효과를 비교하였으며, 성상교세포로 분화 유도된 성체줄 기세포 군에서 훨씬 더 좋은 치료효과를 규명하여 2019년 말 Molecular Neurobiology(인용지수: 4.586)에 보고한 바 있다.

줄기세포를 이용한 새로운 치료법 개발에 관한 향후 계획

본 연구자는 지금까지 다양한 신경계 질환들에 관여하는 기전들을 규명해오고 있으며, 뇌경색 및 치매와 같은 대표적인 노 인성 질환들에 대한 새로운 치료법 개발연구를 진행해오고 있다. 이런 공로를 인정받아 ‘2019년도 제18회 보건의료기술진 흥 유공자 정부포상 시상식’에서 보건복지부장관표창 우수연구부문 수상을 받기도 하였다. 또한 2020년도 제1차 보건의료 기술연구개발사업(줄기세포・재생의료 분야) 성과창출형 중개 연구 신규지원 과제에 선정되어 성상교세포로 분화유도된 성체줄기세포를 이용한 치료법을 좀 더 발전시키고 이를 실제 임상에 적용할 수 있도록 하기 위한 전임상 연구를 활발하게 진행 중에 있다.

Remarkable research

◀◀ Tracking and protection of transplanted stem cellsusing a ferrocenecarboxylic acid-conjugated peptide thatmimics hTERT
생체 내 이식된 줄기세포들을 MRI를 이용하여 실시간 평가함으로써 줄기세포 치료법을 개선할 수 있는 방법

◀ Glia-Like Cells from Late-Passage Human MSCs Protect Against Ischemic Stroke Through IGGBP-4
기존 성체줄기세포의 한계를 극복할 수 있는 새로운 치료법으로써 성상교세포로 분화 유도된 성체줄기세포의 치료효과