심장 재생 치료 길 열렸다
심장 재생 치료 길 열렸다
윤영섭 교수, 일반 체세포→심혈관 조직 전환 성공

섬유아세포, 주요 심장 세포 및 세포외기질로 배양

"심근경색 손상 정도 대조군 대비 50% 이상 감소"
  • 박민주
  • admin@hkn24.com
  • 승인 2021.09.14 10:16
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연세대학교 의과대학 의생명과학부 윤영섭 교수 [사진=세브란스 제공]
연세대학교 의과대학 의생명과학부 윤영섭 교수 [사진=세브란스 제공]

[헬스코리아뉴스 / 박민주] 일반 체세포를 심혈관 조직으로 직접 전환해 이를 심장에 이식함으로써 재생 치료의 가능성을 확인한 연구 결과가 나왔다. 

연세대학교 의과대학 의생명과학부 및 미국 Emory대학에 소속된 윤영섭 교수 연구팀은 일반 체세포 중 하나인 섬유아세포를 직접 전환하는 방법을 통해 주요 심장 세포들과 세포외 기질을 보유한 '직접 전환 심장 유사조직'으로 제작하고 마우스 모델에 적용, 심장재생 치료 효과를 확인했다. 

심장은 재생능력이 거의 없어 손상 정도가 심할 경우, 타인의 심장을 이식하는 것 외에는 별다른 치료법이 없는데 기증된 심장의 수가 이식 대기 환자 수보다 턱없이 부족하다. 이에 세포치료법이 그 대안으로 떠오르고 있다.

하지만 심장은 여러 세포로 이루어져 있고, 이식된 세포들이 1~2주 이내에 대부분 사라진다는 문제가 있었다. 또한 심장재생을 위해서는 심근세포, 혈관내피세포, 평활근세포, 섬유아세포 등 심장을 구성하는 중요 세포들을 함께 이식해야 하며, 이식된 세포의 생존을 증진하기 위해 다양한 세포외기질을 함께 이식해야 한다는 어려움이 있었다.

연구팀은 마우스 모델에서 일반 체세포 중 하나인 섬유아세포를 주요 심장 세포들과 세포외기질로 만드는 '조직직접전환(Direct tissue reprogramming)' 방법을 개발했다. 직접 전환 방식으로 마우스 피부에서 분리한 섬유아세포에 microRNA 208, BMP4와 수용성 비타민인 ascorbic acid를 주입하고, 특정한 조건에서 약 7일 이상 배양했다. 

그 결과, 섬유아세포가 심근세포, 혈관내피세포, 평활근세포 및 세포외기질을 동시에 생성하는 패치 형태의 조직으로 변화하는 것이 관찰됐다. 연구팀은 이 조직에 '직접 전환 심장 유사조직(reprogrammed cardiovascular tissue, rCVT)'이라는 이름을 붙였다. 

 

섬유아세포를 심장유사조직(rCVT)으로 직접전환 하는과정 [사진=세브란스 제공]
섬유아세포를 심장유사조직(rCVT)으로 직접전환 하는과정 [사진=세브란스 제공]

연구팀은 생성된 'rCVT'를 심근경색 마우스 모델의 심장 외벽에 패치 형태로 부착, 치료 효과에 대해 알아봤다. 그 결과, 'rCVT'를 부착하고 12주가 경과한 이후, 측정한 심근경색에 의한 손상정도(섬유화비율)가 대조군보다 약 50% 이상 감소하는 것으로 나타났다. 

또한 심장조직을 16주에 걸쳐 검사, 'rCVT' 내의 리프로그램된 세포들이 심장 내부로 이동해 내피세포와 평할근세포는 혈관을 형성하고, 심근세포는 16주 동안 성숙해 심장에 있는 정상 심근세포처럼 기능하며 심장재생에 기여하는 것으로 확인됐다.

 

심장에 이식된 심장유사조직의 심근경색 치료 효과. 이식된 조직 패치에서 주요 심장 세포들이 심장 내부로 이동해 정상 심근세포처럼 기능하며 심장재생에 기여했다. [사진=세브란스 제공]
[심장에 이식된 심장유사조직의 심근경색 치료 효과]
이식된 조직 패치에서 주요 심장 세포들이 심장 내부로 이동해 정상 심근세포처럼 기능하며 심장재생에 기여했다. [사진=세브란스 제공]

윤영섭 교수는 "이번 연구를 통해 세계 최초로 한 종류의 체세포를 심혈관 조직으로 줄기세포 단계 없이 직접전환할 수 있음을 확인했다"며 "섬유아세포에서 직접 전환된 심장 유사조직의 심장재생 치료 효과를 입증함에 따라 추후 심장재생 치료에 큰 역할을 할 수 있을 것"이라고 기대감을 표했다.

이번 연구 결과는 네이처(Nature) 자매지인 '네이처 바이오 메디컬엔지니어링(Nature Biomedical Engineering, IF 25.671)' 최신 호에 게재됐다.


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