[메디게이트뉴스 조운 기자] 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단 공동 연구팀이 심근경색으로 손상된 심장 조직의 변성 콜라겐에 이식 세포가 선택적으로 결합하도록 유도하는 세포치료 전략을 제시했다고 19일 밝혔다. 
 
연구는 구희범 교수(의생명과학교실·합성생물학사업단)와 박훈준 교수(가톨릭대학교 의정부성모병원 순환기내과)가 공동 교신저자로 참여했다. 가톨릭대학교 의과대학 이동현·심우섭·박재현 연구원은 공동 제1저자다. 연구 결과는 생체재료 분야 국제학술지 'Bioactive Materials'(IF=23.6)에 최근 온라인 게재됐다.
 
연구팀은 클릭 화학(click chemistry)과 지질 삽입(lipid insertion) 기술을 활용했다. 이 기술로 인간 만능줄기세포 유래 심근세포(hPSC-CMs) 표면에 콜라겐 결합 펩타이드(CHP)를 부착하는 세포 표면 개질 기술을 개발했다. 두 기술을 결합한 2단계 개질법으로 별도의 유전자 조작 없이 1시간 이내에 심근세포 표면에 CHP를 도입했다.
 
연구팀은 심근경색으로 손상된 조직의 세포외기질(ECM)에 변성 콜라겐이 풍부하게 존재한다는 점에 주목했다. 먼저 지질 삽입 방식으로 화학적 변형 없이 심근세포 표면을 개질했다. 이어 클릭 화학으로 CHP를 세포 표면에 결합해, 이식 세포가 손상 조직의 변성 콜라겐을 선택적으로 인식하고 부착하도록 설계했다.
 
실험 결과 CHP로 표면을 개질한 심근세포(CHP-mCM)는 정상 콜라겐이 아닌 변성 콜라겐에 선택적으로 결합했다. 개질 후에도 세포의 구조와 전기생리학적·대사적 기능은 유지됐다.
 
허혈-재관류 손상(I/R) 동물 모델에서는 심근경색 발생 7일 후 CHP-mCM을 경색 경계부에 이식했다. 그 결과 이식 1주 차부터 좌심실 박출률과 단축률이 대조군과 비개질 심근세포 이식군보다 유의하게 높게 유지됐다. 6주간 관찰에서도 부정적 심장 재형성이 뚜렷하게 억제됐다. 심박출량과 수축 기능도 다른 실험군보다 우수한 것으로 나타났다.
 
연구팀은 인간 만능줄기세포 유래 심근세포를 활용한 치료법에서 이식 세포의 낮은 잔류율과 생존율이 해결해야 할 주요 과제로 남아 있다고 설명했다.
 
구희범 교수는 "클릭 화학을 이용해 줄기세포 표면에 원하는 기능성 물질을 빠르고 균일하게 도입할 수 있음을 보여준 연구"라며 "향후 다양한 세포치료제의 기능을 높이는 범용 표면 개질 플랫폼으로 발전시킬 계획"이라고 말했다.
 
한편 이번 연구는 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단, 한국연구재단, 범부처재생의료기술개발사업(KFRM) 등의 지원을 받아 수행됐다.

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