[한국기술뉴스] 연세대학교 생명시스템대학 생명공학과 조승우 교수 연구팀(진윤희 박사, 現 연세대학교 의과대학 조교수)은 가톨릭대학교 서울성모병원 박훈준 교수 연구팀(김혁 박사)과 공동연구를 통해 난치성 심장질환의 치료를 위한 고품질 심근세포 생산 기술을 개발했다. 공동연구팀은 심장 미세 환경을 모사하는 생체 재료를 이용해 체세포를 심근세포로 전환시키는 직접 리프로그래밍의 효율 및 분화를 증가시키는 삼차원 세포 배양 시스템을 개발했다.

심장질환은 전 세계적인 주요 사망 원인으로, 국내에서는 암 다음으로 가장 흔한 사망 원인이다. 그중에서도 심근경색증은 특히 사망률이 높고, 생존하더라도 심근경색증 이후 진행되는 만성 심부전을 초래한다. 근본적인 치료를 위해 줄기세포를 적용하는 임상 연구가 세계적으로 진행되고 있으나, 효과에 한계가 있으며, 그 한계를 극복할 해결책도 모호한 실정이다.

환자 시료(조직 혹은 혈액 샘플)에 존재하는 체세포를 원하는 다른 조직세포로 전환하는 ‘직접 리프로그래밍’은 면역 거부 반응, 암 발생, 윤리적 문제 등을 피할 수 있어 환자 맞춤형 세포 치료제 생산 기술로 주목받고 있는 기술이다. 하지만 대부분의 직접 리프로그래밍 기술은 유전자 조작을 통해 세포 전환을 시도한다는 점에서 안전성 문제가 지속적으로 제기돼 왔다. 최근 세포 내로 유전자 전달 없이 화합물 조합만을 가지고 유도심근세포를 제작하는 기술이 등장했으나 생산 효율 및 기능성이 매우 낮다는 한계점이 있다.

공동연구팀은 심장조직 특이적인 성분을 가공해 화합물 전달로 유도된 심근세포의 생산 효율을 높일 수 있는 세포 배양 플랫폼을 개발했다. 기존 세포 분화 기술에 비해 공동연구팀이 개발한 시스템은 실제 심장과 유사한 수준으로 심근세포를 제작하며 높은 생산 효율을 보였다. 또한, 개발된 배양 시스템을 통해 제작된 고품질의 유도심근세포가 심근경색이 유발된 실험쥐의 심장 기능을 유의미하게 향상시킨다는 점을 검증했다.

연세대 조승우 교수는 “이번 연구는 실제 심장에 존재하는 복합적인 미세 환경을 제공해 뛰어난 안전성을 지닌 심근세포 생산 기술을 제시한 것”이라며 “향후 치료용 심근세포의 생산 기술에 적용돼 심근경색을 포함한 다양한 난치성 심장질환 환자의 치료에 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 연구의 의의를 설명했다.

본 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 바이오의료기술개발사업, 중견연구자지원사업과 기초과학연구원(IBS) 지원으로 수행됐으며, 연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 12월 14일 게재됐다.