ATP 활성 27.4% 유지…일반형은 0.18%
장기 보존액·재생의료 세포 보존 소재 활용 모색
가톨릭대학교가 고분자 아데노신삼인산(ATP)으로 저온·동결 보존 뒤 심장 기능을 회복하는 전략을 제시했다.
가톨릭대는 강한창 약학대학 교수팀이 강선웅 국가독성과학연구소 책임연구원팀, 조하나 순천향대학교 교수팀과 공동으로 고분자 ATP의 심근세포·심장 기능 회복 효과를 확인했다고 18일 밝혔다.
ATP는 세포가 활동하는 데 필요한 에너지원이다. 세포나 장기를 저온에서 보존하면 에너지 소비를 줄일 수 있지만, 보존 후 회복 과정에서 ATP가 부족해 기능이 떨어질 수 있다. 특히 지속적으로 수축하는 심장은 안정적인 에너지 공급이 중요하다.
외부에서 ATP를 보충하는 방법이 연구돼 왔지만, ATP는 세포 밖에서 빠르게 분해돼 효과가 오래가지 않았다. 연구팀은 이를 보완하기 위해 여러 ATP 분자를 사슬처럼 연결한 고분자 ATP를 만들었다. 혈청이 포함된 환경에서 활성을 측정한 결과, 1시간 뒤 일반 ATP는 초기 활성의 0.18%만 남은 반면 고분자 ATP는 27.4%를 유지했다.
일반 ATP는 단순한 2차원(2D) 배양에서는 세포 생존을 도왔지만, 적출한 쥐 심장의 기능 회복에는 별다른 효과가 없었다.
반면 액체질소에서 7일간 보존한 심근세포에 고분자 ATP를 처리하자 전기적 활동을 되찾은 세포 비율이 일반 ATP 처리군보다 높았다. 쥐 심장을 2∼8도에서 1시간 보관한 뒤 용액을 순환시킨 실험에서도 좌심실 압력과 수축·이완 속도 등이 개선됐다.
연구팀은 쥐 심장 조직의 ATP 분해효소 활성이 3차원(3D) 심근세포 집합체보다 약 35배 높다는 점도 확인했다. 실제 장기에 적용하려면 ATP 공급량뿐 아니라 분해 속도와 활성 유지 시간을 함께 고려해야 한다는 설명이다.
고분자 ATP는 장기 보존액이나 재생의료용 세포 보존 기술을 보완하는 소재로 활용될 수 있다. 다만 장기간 보존과 실제 이식 환경에서의 효과는 추가 연구가 필요하다.
강한창 교수는 “이번 연구는 ATP의 빠른 분해 문제를 고분자화로 보완해 심근세포와 적출 심장의 기능 회복 가능성을 확인한 것”이라며 “장기 보존액과 세포 보존 기술에 적용하려면 장기간 보존과 실제 이식 환경에서 추가 검증이 필요하다”고 말했다.
강한창 교수와 강선웅 책임연구원이 공동 교신저자로 참여한 연구 결과는 지난 13일 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널' 온라인판에 실렸다.
부천=김동성 기자 estar@etnews.com
