연대 윤영섭 교수, 인간만능줄기세포 이용한 심혈관질환 치료 가능성 제시
임상적용가능 분화법에 의해 생산된 인간만능줄기세포유래 혈관내피세포(hPSC-EC)를 나노매트릭스에 캡슐화해 생쥐하지허혈모델에 주입한 후 10개월 후에 생쥐의 하지조직을 분리해 세포의 운명을 관찰했다.
주입 전 세포는 붉은색 형광색소인 DiI로 염색했고 살아 있는 생쥐의 혈관에 녹색형광색소인 FITC가 결합된 lectin(ILB4-FITC)을 주사해 기능성 혈관을 염색했다(붉은색 : DiI-hPSC-EC, 녹색 : ILB4-FITC가 결합된 생쥐혈관).
그림에 보이는 바와 같이 나노매트릭스에 캡슐화해 주입한 세포들이 생쥐의 혈관생성에 지속적으로 참여하고 있음을 증명했다.
또한 10개월까지 추적 관찰해 본 연구를 통해 개발된 세포치료제의 안전성까지 검증했다.
한국보건산업진흥원(원장 이영찬)은 연세대학교 윤영섭 교수팀의 연구를 통해 “인간만능줄기세포를 이용한 심혈관질환 세포치료 시스템 개발 및 생채 내 투여된 혈관내피세포를 통해 혈관이 지속적으로 재생되는 것을 세계 최초로 규명했다”고 밝혔다.
심혈관질환은 국내뿐 아니라 전 세계적으로 많이 발생하는 질환으로, 중증으로 질병이 진행된 경우에는 수술이나 중재시술로 치료가 불가능하며 이에 대한 새로운 치료법 개발이 절실히 요구된다.
특히, 심혈관질환의 근본 원인이 혈관소실에 있어 혈관 재생을 유도하는 세포 치료법이 대안으로 부각돼 왔는데, 기존에 성체줄기세포를 이용한 치료는 주변 분비효과(paracrine effect)에만 의존해 세포치료 효과가 매우 제한적이었다.
연구팀은 인간만능줄기세포를 이용해 심혈관질환 치료에 적용 가능한 효과적인 세포치료 시스템을 개발하고, 치료효과 및 메카니즘을 규명하고자 누드 마우스를 이용한 실험을 진행했다.
연구 결과, 치료용 혈관내피세포를 하지허혈성 질환 생쥐모델에 투여했을 때 혈관 및 조직이 재생하는 것을 확인했으며, 생체물질(biomaterial)과 함께 투여했을 때 세포 생존율 및 혈관신생능력이 더 향상되는 것을 발견했다.
뿐만 아니라, 투여한 세포가 10개월 이상 생존이 지속되는 것을 관찰했으며, 혈관신생과정에서 생착-이동-혈관재생가이드-혈관신생 등 다양한 역할을 하는 것으로 나타났다.
연세대학교 윤영섭 교수는 “이번 연구는 그간 많은 연구자가 확신하지 못했던 생체 내 이식한 혈관내피세포의 장기간 생존 및 직접적으로 혈관 구성에 기여한다는 사실을 분명하게 보여준 사례로, 질병의 원인 연구부터 치료까지 환자 맞춤형 자가세포치료제 개발에 중요한 기술적 기반이 되기를 기대한다”고 밝혔다.
이번 연구는 보건복지부 첨단의료기술개발사업(줄기세포·재생의료실용화분야)의 지원으로 수행됐으며, 세계 심장분야 권위지인 ‘써큘레이션(Circulation)’ 저널 11월 14일자에 논문명 ‘Enhanced Therapeutic and Long-Term Dynamic Vascularization Effects of Human Pluripotent Stem Cell-Derived Endothelial Cells Encapsulated in a Nanomatrix Gel], (제1저자) 이신정 연구조교수(연세대학교), (교신저자) 윤영섭 특임교수(연세대학교) 등으로 게재됐다.