홍합소재 심근경색 줄기세포 치료제 개발

포스텍 차형준 교수 공동연구팀

포스텍 차형준 교수

포스텍 박사과정 박태윤 씨

포스텍(총장 김무환) 화학공학과 차형준 교수, 박사과정 박태윤씨 팀은 여의도성모병원 흉부외과 심성보 교수, 대전성모병원 흉부외과 이종호 교수 등과 공동으로 홍합접착단백질의 상분리 현상을 이용해 줄기세포를 포집한 뒤 손상된 심근 조직 사이에 줄기세포를 효율적으로 전달할 수 있는 '액상 접착성 세포전달체'를 개발했다.

이번 성과는 약물전달 분야의 세계적 권위지인 '저널 오브 컨트롤드 릴리즈'에 온라인 게재됐다.

심장은 전기적 신호에 의해 수축과 이완을 반복하며 혈액을 순환시키는 기관이다. 심장혈관이 혈전 등에 의해 막히면 심장으로 산소와 영양 공급이 어려워 근육세포와 이를 둘러싼 혈관이 손상된다. 심근 벽에 괴사가 일어나 얇아지면 심근경색이 일어나는데, 초기 사망률이 30%에 달할 정도로 생명과 직결되는 질병이다.

특히 심장은 한번 손상되면 스스로 재생될 수 없기 때문에 심한 경우 기계 장치를 달거나 심장을 이식해야 한다. 그간 줄기세포를 이용해 손상된 심근조직을 재생하려 했지만 이식률이 떨어지고 이식해도 금세 사멸해버리는 탓에 번번히 실패했다.

심근경색을 위한 줄기세포 치료를 위해서는 손상된 심근의 환경을 견뎌낼 수 있는 두 가지 조건이 필요하다.

먼저 심장의 높은 혈압과 빠른 혈류, 심근경색으로 인해 얇아진 심근 조직 사이에 효율적으로 줄기세포가 이식되고 오랫동안 남아있어야 한다. 다음으로 이식된 줄기세포가 기존의 주변 조직과 빠르게 융화해 혈관을 구축해야 한다.

연구팀은 액상의 코아서베이트(세포가 만들어지기 직전의 상태)를 만드는 과정에서 줄기세포를 자가포집했고, 이렇게 만들어진 줄기세포 치료제를 손상된 심근 벽에 이식했다.

연구팀은 홍합접착단백질 소재가 지니는 접착성과 혈관 형성 능력, 줄기세포의 생체 분자적 효능 덕분에 오랜 기간 손상된 심근 조직에서도 이식된 조직세포가 생존할 수 있음을 동물실험을 통해 밝혀냈다.

또 손상된 심근조직에 새로운 혈관이 형성되고 기존 심근 세포의 추가적인 사멸없이 손상된 심근벽이 회복되는 사실도 확인했다.

차형준 포스텍 교수는 "심근경색 동물모델에 적용한 결과 홍합접착단백질 소재가 줄기세포 치료제로 쓰일 수 있다는 사실을 확인했다"며 "앞으로 심근경색 질환은 물론이고 만성질환이나 허혈성질환 등에도 이 기술이 확대 적용될 수 있다"고 했다.