건국대·서울대, 줄기세포 엑소좀으로 말초신경 재생 기술 개발-무세포 치료 가능성 제시
익명
11시간 46분전
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건국대학교 줄기세포재생공학과 조쌍구 교수
건국대학교 줄기세포재생공학과 조쌍구 교수
건국대학교와 서울대학교 공동 연구진이 줄기세포가 분비하는 엑소좀(Exosome)을 활용해 손상된 말초신경의 재생 효과를 높이는 새로운 치료 기술을 개발했다. 연구팀은 엑소좀의 생산성과 치료 효능을 동시에 향상시키는 데 성공하며 말초신경병증 치료를 위한 차세대 무세포(cell-free) 재생의학 전략을 제시했다.
건국대학교 줄기세포재생공학과 조쌍구 교수 연구팀은 서울대학교 치의학대학원 장미숙 교수 연구팀과의 공동 연구를 통해 중간엽줄기세포 유래 엑소좀의 기능을 강화하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 엑소좀은 중간엽줄기세포가 분비하는 50~200나노미터(nm) 크기의 세포외소포로, 다양한 생리활성 물질을 전달하는 특성 덕분에 차세대 재생 치료제로 주목받고 있다.
이번 연구 결과는 지난 6월 25일 나노바이오 분야 국제학술지 Journal of Nanobiotechnology(IF 15)에 온라인 게재됐으며, 생명공학·응용미생물학 분야 JCR 상위 2.5%(Q1) 저널에 실렸다. 연구의 우수성을 인정받아 생물학연구정보센터(BRIC)의 '한국을 빛내는 사람들(한빛사)' 논문에도 선정됐다.
말초신경병증은 외상과 당뇨병, 항암치료, 자가면역질환 등으로 말초신경이 손상되면서 만성 통증과 감각 및 운동 기능 저하를 유발하는 질환이다. 전 세계 인구의 약 2~8%가 겪는 대표적인 신경질환이지만, 현재는 진통제나 항경련제를 통한 증상 완화가 치료의 중심으로 근본적인 신경 회복을 돕는 치료제는 부족한 상황이다.
연구팀은 기존 엑소좀 생산 방식의 한계를 극복하기 위해 와튼 젤리 유래 중간엽줄기세포를 혈관 내 전단응력을 모사한 3차원 동적배양 환경에서 배양한 뒤 성장인자인 TGF-β3로 자극하는 '기계화학적 프라이밍(mechanochemical priming)' 기법을 적용했다.
이 기술을 통해 기능이 강화된 재생성 엑소좀(MCR-EV)을 확보했으며, 기존 방식보다 생산 수율은 약 5배, 순도는 약 3배 향상시키면서도 엑소좀의 크기와 형태 등 본래 특성은 유지하는 데 성공했다.
분석 결과 MCR-EV에는 신경 재생과 항염증, 세포 보호 기능에 관여하는 다양한 마이크로RNA(miRNA)가 풍부하게 포함된 것으로 확인됐다. 이어 탈수초화 척수 절편 배양 모델과 좌골신경 압박손상(CCI) 동물 모델을 이용한 실험에서는 기존 엑소좀보다 신경세포 사멸과 염증 반응을 더욱 효과적으로 억제하고, 슈반세포 활성화와 재수초화, 축삭 재생을 촉진하는 효과를 보였다. 또한 손상에 따른 근위축과 섬유화를 줄이는 동시에 운동 기능 회복과 통증 민감도 개선에도 긍정적인 결과를 확인했다.
조쌍구 교수는 "줄기세포 엑소좀의 생산성과 치료 효능을 동시에 높여 부작용 부담이 적은 무세포 치료제 개발 가능성을 한층 확대했다는 점에서 의미가 있다"며 "말초신경병증의 근본적 치료를 위한 재생의학 기술로 발전시키고 임상 중개연구와 사업화까지 이어질 수 있도록 지속적인 연구와 지원이 필요하다"고 말했다.
이번 논문은 건국대학교 곽연주 박사와 여한철 박사, 전혜민 석사연구원이 공동 제1저자로 참여했으며, 조쌍구 교수와 서울대학교 장미숙 교수가 교신저자를 맡았다. 연구는 범부처 재생의료기술개발사업(KFRM), 한국연구재단(NRF), 서울 지역혁신중심 대학지원체계(RISE) 사업의 지원을 받아 수행됐다.
아울러 건국대학교 기술지주회사 자회사인 스템엑소원(StemExOne) 연구진도 연구에 참여했으며, 이번에 개발된 엑소좀 생산 및 치료 기술은 향후 스템엑소원을 통해 사업화가 추진될 예정이다.
줄기세포를 직접 이식하지 않는 무세포 치료 기술이 신경질환 치료의 새로운 대안으로 주목받으면서 재생의학 분야 연구 경쟁도 더욱 활발해질 것으로 기대를 모으고 있다.
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