[요약]미국 국립안연구소(NEI) 연구팀이 노인황반변성의 줄기세포 치료를 동물실험 단계에서 성공했다. 임상시험에 들어가면 유도만능줄기세포를 실제 질병 치료에 적용하는 첫 시도가 될 전망이다.(2019.01)
미국 국립보건원(NIH) 산하 국립안연구소(NEI)의 연구팀은 65살 이상 노인 실명의 주요 원인인 ‘건성’ 노인황반변성(AMD)을 지닌 모델동물에게 새로운 환자 맞춤형 줄기세포 치료요법을 시술해 실명을 예방했다고 밝혔다. 연구 논문은 의학저널 <사이언스 중개의학>(STM) 16일(현지시각)치에 실렸다. 이번 동물실험은 현재 치료법이 존재하지 않는 건성 노인황반변성을 지닌 환자들을 대상으로 한 첫 임상시험의 기반을 마련한 것으로 평가된다.
황반변성은 황반 기능이 저하돼 시력이 떨어지거나 상실되는 질병이다. 노년기 시력상실의 주요 원인으로 한국의 경우 65살 이상 노인 가운데 10％ 이상이 이 질병을 앓고 있다. 건성과 습성 두 종류가 있으며 환자의 90%가 건성이다.
논문의 동물실험 연구를 이끈 NEI ‘시각과 줄기세포 중개연구 부문’ 부문장 카필 바티 책임연구원은 “만약 임상시험이 진행된다면 유도만능줄기세포(iPSC)를 이용한 줄기세포 치료요법을 실제 질병 치료에 사용하는 첫 시도가 될 것”이라고 말했다.
치료는 우선 환자의 혈액세포를 추출해 인체의 어떤 세포로도 발육이 가능한 유도만능줄기세포를 수립하는 과정으로 시작된다. 다음 유도만능줄기세포는 황반변성의 건성화 단계에서 일찍 죽는 망막색소상피(RPE) 세포로 배양된다. 망막색소상피세포는 망막에서 빛을 감지하는 세포인 광수용체를 양성하는 역할을 하는데 황반변성 건성화중 이 망막색소상피세포가 죽으면 광수용체도 결국 죽게 돼 실명으로 이어진다. 이 치료요법을 통해 죽어가는 망막색소상피세포를 유도만능줄기세포를 이용해 새로 배양한 세포로 교체 이식해 남은 광수용체의 상태를 유지하려는 것이 치료 전략이다.
이식되기 전 유도만능줄기세포를 이용한 망막색소상피세포는 본래 안구에서의 구조를 복제하기 위해 얇은 시트에서 세포 하나의 굵기로 발육된다. 이후 이 단층의 망막색소상피세포는 망막 안에서 자리잡는 것을 돕기 위해 설계된 생분해성 골격(scaffold)에서 발육된다. 기존 망막색소상피세포와 광수용체 사이에 배양한 세포를 삽입하기 위해서는 특별 설계된 외과 도구가 사용됐다.
<STM>에 게재된 논문에서 바티 연구원은 이런 치료요법을 쥐와 돼지 실험에 적용한 과정을 설명했다. 유도만능줄기세포를 기반으로 발육된 망막색소상피세포 조각들이 해당 동물들의 망막에 이식된 지 10주 뒤 영상 촬영 결과 세포 조각들이 망막에 통합된 것이 확인됐다.
연구팀은 망막에 이식된 세포가 성공적으로 기능한다는 사실도 입증했다. 면역염색법으로 확인한 결과 설치된 망막색소상피세포는 RPE65의 유전자를 발현했다. 이는 인공 세포가 광수용체의 상태를 유지하기 위해 필수적인 발달 과정에 다다랐다는 것을 의미한다. RPE65는 광수용체 안의 시각 색소의 재생에 필요하며 시각의 주요소 중 하나이다.
이어진 연구로, 이식된 망막색소상피세포가 본래 광수용체를 건강하게 유지시키는 주기능 중 하나인 식균 작용을 이용해 광수용체에서 불필요한 부분을 제거하는 역할을 수행했다는 사실을 확인할 수 있었다. 나아가 이러한 인공 망막색소상피세포 조각들이 형성한 광수용체의 전기적 응답 역시 정상이었다. 대조군으로서 빈 골격만이 이식됐던 망막의 광수용체들은 사멸했다.
동물실험 과정은 사람을 대상으로 한 임상시험의 과정을 미리 보여준다. 이 과정에서 중요한 것은 우수의약품제조관리기준(GMP)으로 유도만능줄기세포에서 발육된 망막색소상피세포가 안전하고 효과적이며 임상시험에 적합한지를 확인하는 절차다. GMP는 미국 식품의약국(FDA)의 허가를 받는 데 반드시 필요한 기준이다. 바티는 “GMP를 준수함으로써 이식된 세포가 확실히 기능하는지 재확인할 수 있고 의도하지 않은 결과를 최소화할 수 있다”고 말했다.
모든 줄기세포 치료요법의 가장 큰 우려는 발암 가능성이다. 세포가 조절 없이 증식해 종양으로 자라는 것을 말한다. 연구팀은 줄기세포로 발육된 망막색소상피세포를 유전자 단계로 분석했으며, 그 결과 종양 발생과 연결되는 유전적 돌연변이는 발견되지 않았다.
연구팀은 치료요법의 안전성을 실험해볼 임상시험 1상 계획을 진행중이며 FDA 허가를 받은 뒤 착수할 예정이라고 밝혔다.
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아래는 2019년 6월 28일 뉴스입니다~
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쥐 몸에서 인간 모발 성장…美 연구팀, 줄기세포 실험 성공
쥐 몸에서 인간 모발 성장…美 연구팀, 줄기세포 실험 성공
27일(현지시간) 미국 로스앤젤레스에서 열린 국제 줄기세포 연구학회(ISSCR)에서 미국 샌포드버넘프레비스(SBP)의학연구소 연구팀이 이 놀라운 기술을 발표해 메리트상을 받았다고 사이언스데일리와 텔레그래프 등 외신이 전했다.
보도에 따르면, 연구팀이 발표한 기술은 인간의 혈액 세포에서 추출한 인간유도만능줄기세포(hiPSC)로 만든 모유두 세포를 지지체(스캐폴드)를 사용해 쥐의 상피 세포와 결합한 뒤 쥐의 피부밑에 이식해 그 사이로 모발이 자라도록 한 것이다. 여기서 모유두 세포는 모발의 성장과 굵기 그리고 길이를 조절하는 모낭 속 세포다.
물론 이번 성과는 쥐 실험에서 나타난 것이지만, 앞으로 추가 연구를 통해 인간에게도 충분히 적용할 수 있어 기대감이 커지고 있다.
알렉세이 테르스키흐 박사
데르스키흐 박사는 2015년에도 생쥐의 피부밑에 줄기세포를 이식해 모발을 성공적으로 길러냈지만, 당시에는 성장을 전혀 제어하지 못했다. 하지만 이제 새롭게 개선한 기술 덕분에 모발을 얼마나 많이 그리고 어떤 방향으로 자라게 할지를 제어할 수 있다는 것이다.
특히 이 기술의 핵심 중 하나인 스캐폴드는 성형 수술에 쓰이는 녹는 실과 같은 성분을 가지고 3D 프린터로 만들기 때문에 이식 뒤 모낭이 제자리를 잡으면 녹아 없어진다.
이제 연구팀은 탈모 환자들을 대상으로 인간유도만능줄기세포에서 유래한 상피 세포와 모유두 세포를 결합하는 과정을 적용하기 위한 추가 연구를 진행할 계획이다.
이에 대해 연구에 의료 고문으로 참여했으며 ‘트리플 보드 의사’(3가지 전문의 자격증 보유)로 유명한 현지 성형외과 전문의 리처드 차푸 박사는 “모발 손실은 많은 사람의 삶에 커다란 영향을 준다”면서 “탈모로 고생하는 수백만 명의 삶을 개선할 수 있는 이 기술을 인간에게 적용할 수 있도록 발전시켜 나갈 것”이라고 말했다.