서울대병원, '줄기세포 단일배양 이종조직판막 재세포화' 최초 성공

돼지 심낭 이종항원 제거 후 줄기세포 단독 적용
동물실험서 조직 재생·석회화 억제 효과 확인
반복 판막 교체 필요한 선천성 심장질환 치료 기대

서울대병원 연구팀이 줄기세포 한 종류만으로 동물 유래 심장판막을 살아있는 조직처럼 재생시키는 재세포화 기술을 구현하고 동물실험에서 석회화 억제 효과를 확인했다.

서울대병원은 소아흉부외과 임홍국 교수와 의생명연구원 김소영 연구교수, 소아청소년과 김기범 교수 연구팀이 이종항원을 제거한 돼지 심낭에 줄기세포를 단독 주입해 체외 및 생체 내 재세포화와 석회화 억제 효과를 확인했다고 27일 밝혔다.

왼쪽부터 서울대병원 의생명연구원 김소영 연구교수, 소아청소년과 김기범 교수, 소아흉부외과 임홍국 교수. 서울대병원

현재 심장판막 수술에는 돼지나 소에서 유래한 조직이 널리 사용되지만, 조직에 남아 있는 이종항원이 면역 거부반응과 장기적인 석회화를 유발해 판막의 내구성을 떨어뜨리는 한계가 있다.

연구팀은 돼지 심낭을 탈세포화한 뒤 두 종류의 효소를 이용해 주요 이종항원인 α-Gal과 Neu5Gc를 제거하고 세포 부착을 돕는 표면 처리 후 사람 지방유래 중간엽 줄기세포를 단독 배양했다. 이어 생쥐 피하 이식 실험을 통해 생체 내 재세포화와 석회화 정도를 평가했다.

실험 결과 줄기세포는 배양 28일째 조직 내부까지 침투했으며, 56일째에는 조직 전반에 고르게 분포했다. 비멘틴, 파이브로넥틴, 칼포닌, CD31, vWF 등 조직 재생 관련 단백질 발현도 증가해 줄기세포가 조직 내부에서 분화하며 재세포화가 진행된 것으로 확인됐다.

동물실험에서도 재세포화된 이식편은 조직 재생 지표인 비멘틴 발현이 증가했고 석회화 정도는 재세포화하지 않은 대조군보다 유의하게 낮았다.

이번 연구는 기존의 줄기세포와 내피세포를 함께 사용하는 공배양 방식 대신 줄기세포만 사용하는 단일배양으로 공정을 단순화한 것이 특징이다. 연구팀은 향후 임상 적용 가능성을 높일 수 있을 것으로 기대했다.

임홍국 교수는 "면역학적 장벽 제거와 세포 정착, 조직 재형성, 석회화 억제를 하나의 플랫폼으로 구현했다는 데 의미가 있다"며 "실제 환자 치료로 이어질 수 있도록 후속 연구를 진행하겠다"고 말했다. 연구 결과는 국제학술지 '바이오엔지니어링' 온라인판에 게재됐다.

박정연 기자 jy@asiae.co.kr