유전자 조작 줄기세포를 사용한 중간엽 줄기세포의 체내 프라이밍의 기본 메커니즘에 대한 개념도.[포항공대 제공].

[헤럴드경제=구본혁 기자] 포항공과대학교(POSTECH)은 창의IT융합과 장진아 교수와 서울성모병원 박훈준 교수, 홍콩시립대학교 반기원 교수를 중심으로 한 국제 공동연구팀이 줄기세포의 기능을 향상시켜 혈관을 재생하고, 심근경색 부위를 개선하는 ‘바이오잉크 심장패치’를 개발했다고 26일 밝혔다.

공동연구팀은 에스엘바이젠에서 개발한 유전자 조작 줄기세포(엔지니어드 줄기세포)를 배합해 패치형태의 바이오잉크를 만들고, 이를 손상된 심근에 이식하는 새로운 치료법을 개발했다. 연구팀은 이를 '인비보 프라이밍(in vivo priming)'이라고 이름 붙였다. 이 명칭은 유전자 조작 줄기세포가 내뿜는 성장인자를 지속적으로 노출시켜 중간엽 줄기세포의 기능이 극대화시킨 상태를 체내에서도 유지시킬 수 있다는 원리를 이용한다는 뜻에서 만들어졌다.

공동연구팀은 먼저 줄기세포의 치료 잠재력을 향상시키기 위해 기존 줄기세포에 간세포 성장 인자를 지속적으로 생산하도록 유전자를 조작했다. 이 ‘엔지니어드 줄기세포’를 줄기세포와 혼합해 바이오잉크 패치를 심근경색이 진행된 심장근육에 이식했다. 주사로 전달할 수 있는 세포의 양이 제한적인 것을 감안, 심장 유래 세포외기질 바이오잉크를 사용해 패치 형태로 만들었다.

패치형태로 이식된 세포는 중간엽 줄기세포만 이식한 실험군에 비해서 체내에서 더 오래 생존하고, 더 많은 수의 심근 세포가 살아남았다. 혈관 형성 및 세포 생장에 도움을 주는 사이토카인 분비가 극대화되면서 양분을 원활하게 전달해 혈관 재생을 촉진할 분 아니라 심근세포의 생존기능을 강화하기 때문으로 확인됐다.

연구팀은 엔지니어드 줄기세포를 통해 이식된 줄기세포는 궁극적으로 혈관 재생을 향상시키고, 심근경색 부위를 개선시킴으로써 심근경색 치료의 획기적인 치료법이 될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

장진아 교수는 "이번에 개발된 엔지니어드 줄기세포와 바이오프린팅 기술을 활용함으로써 이미 식약처와 FDA 등에서 승인을 받은 성체줄기세포의 기능을 강화시킬 수 있다"며 "머지않은 시일 내 새로운 개념의 심근경색 치료제를 개발하는 것이 목표"라고 밝혔다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴스(Science Advances)’ 최신호에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com