광주과학기술원(GIST)은 태기융 신소재공학부 교수팀이 양희석 단국대 나노바이오의과학과 교수팀과 공동으로 생체적합 나노입자를 탑재한 중배엽 줄기세포를 이용, 혈액 공급 장애로 부분 괴사증상이 일어나는 허혈성 간 손상 억제기술을 개발했다고 20일 밝혔다.
허혈·재관류(혈액 흐름 복구)에 따른 급격한 산소공급으로 과도한 활성산소종이 생성된다. 활성산소종은 염증을 야기할 뿐만 아니라 직접 조직을 손상한다. 손상된 조직에 줄기세포 전달을 이용한 치료연구가 활발히 이뤄지고 있으나 손상된 조직의 염증으로 인한 높은 산화스트레스가 줄기세포에 전달돼 치료효과가 제한적이다.
연구팀은 활성산소종에 의해 손상된 조직에서 생존이 힘든 중배엽 줄기세포(MSCs)에 활성산소종 분해효과를 가진 프러시안 블루(PB) 나노입자를 탑재했다. 나노자임(나노 구조체) PB-MSCs는 활성산소종 환경에서 줄기세포 생존율을 높이고 치료인자의 방출특성을 잘 유지하는 것을 확인했다. 간 허혈·재관류 쥐 모델에 적용한 결과 보통의 MSC에 비해 간 조직 괴사를 줄이고 간 기능도 빨리 회복시킬 수 있는 것으로 나타났다.
MSCs는 치료효과를 지니는 인자를 방출하고 면역조절이 가능하지만 과도한 활성산소종이 존재하는 환경에서 현저히 낮은 생존율을 보인다. PB는 미국 식품의약국(FDA)이 약물로 승인한 생체적합한 나노입자로, 자기공명영상장치(MRI) 조형제와 광열치료제로 활용되고 있다.
태기융 교수는 “중간엽 줄기세포외에도 다양한 세포의 생존 및 치료성능 향상에 적용 가능하고 허혈·재관류 뿐 아니라 다양한 장기 및 조직의 재생에 적용할 수 있다”면서 “조직재생용 세포 치료제의 효과를 전체적으로 향상시킬 수 있는 중요한 가능성을 제시했다”고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단의 기초연구실 사업, 중견연구자 사업, 바이오의료기술개발 사업 등의 지원을 받아 이뤄졌다. 미국화학회 저명 학술지인 'ACS 응용재료와 인터페이스' 최신호에 게재됐다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
