가톨릭세포치료사업단 뉴스레터 19호

Catholic Institute of Cell Therapy 가톨릭생명윤리를 기반으로 성체세포치료연구에 앞장서겠습니다.

만성 창상 세포치료 연구클러스터

가톨릭세포치료사업단 연구클러스터장 서울성모병원 성형외과 오득영 교수

서울성모병원 성형외과 문석호 교수

줄기세포의 자가 복제능과 다양한 세포로의 분화능을 활용하여 손상된 조직을 재생하는 연구는 지속적으로 진행되고 있다. 특히 성형외과 영역에서는 다양한 종류의 만성 창상에 줄기세포 기반의 치료제 및 치료법을 개발하려 노력하고 있다.

최근에는 자가 지방유래 세포기질분획(SVF, Stromal Vascular Fraction)을 분리 〮배양하여 만성 창상에 적용하는 연구가 진행 중이다. 지방조직 중 지방줄기세포가 차지하는데 비율은 약 10%정도라고 알려져 있는데, 자가 지방흡입을 통해서 얻은 지방조직을 원심분리하면 하층(비중이 높은 분획)에 지방유래 줄기세포, 혈관내피세포, 섬유모세포, 면역세포, 콜라겐, 히알루론산 등 기질외 단백질이 함께 존재하게 되고 이를 지방조직유래 세포기질분획(이하 SVF)이라 부른다.

SVF는 지방흡입을 통해 얻어지므로 비교적 얻기 쉬우면서 풍부한 양의 줄기세포를 분리할 수 있으며, 골수줄기세포와는 달리 많은 양의 줄기세포가 배양 없이 추출이 가능하다는 장점이 있다. 또한 SVF에는 지방유래 줄기세포 외에도 다양한 성장인자 (FGF, EGF, HGF, 콜라겐, 라미닌 등)가 포함되어 있으므로 지방유래 줄기세포만 주입하는 방식보다 더 효과적으로 상처치유를 가속화하고 항산화 효과를 나타낸다고 알려져 있다.

현재 SVF는 미용 등 일부 영역에서 사용되고 있지만 그 기전이 명확히 밝혀지지 않아 질환에 적극적으로 적용되지 못하고 있었다. 이에 본 연구 클러스터는 먼저 예비 임상연구결과를 근거로 동물모델 및 전임상 실험을 통해 SVF 치료효과와 작용기전을 규명하고 동시에 환자대상 임상시험으로 효과를 추가 검증해 신의료기술로 등록한다는 것을 목적으로 연구를 수행하였다. 먼저 피부괴사 및 수지궤양을 동반한 전신경화증 환자에게 환자 본인으로부터 직접 채취한 지방조직유래 세포기질분획(SVF, Stromal Vascular Fraction)을 국소 투여하는 예비 임상연구를 시행했다. 이 연구에서 심각한 부작용 없이 피부 경화가 호전되고, 주입 4개월 경과 후 초음파를 이용한 피하조직 두께 측정에서도 의미 있는 두께의 증가가 확인되어 자가 SVF 국소주사 시의 환자 통증 개선 및 궤양 치료 효과를 확인했다.

이는 국내 최초로 SVF를 질환에 적용하고 유효성을 밝혀낸 연구로서, 다음단계로 이 연구에서 밝혀진 SVF 작용 기전 규명을 통해 여러 질환에 확대 적용하기 위하여 한국인 전신 경화증 환자 중 수지 궤양의 치료가 필요한 환자를 대상으로 임상연구를 류마티스 곽승기 교수팀과 협력하고 성형외과 문석호 교수팀이 참여하여 시작하게 되었다. 이번 임상연구는 2018년 보건복지부 연구자 주도 질병극복연구사업 과제로 선정돼 3년간 국가 지원을 받아 진행되며 과제명은 ‘난치성 전신경화증 환자의 수지궤양 및 피부괴사 치료를 위한 지방조직유래 세포 기질 분획(SVF)사용의 개념증명’으로서 연구를 수행중이다. 본 연구를 통하여 난치성 만성 창상의 치유 과정을 촉진하여 창상 치유에 소요되는 막대한 경제적 손실을 방지하고, 창상 치료 기술의 실용화로 이어지기를 기대한다.

엔지니어링 중간엽줄기세포를 이용한 난치성 저활동성 방광 및 발기부전 치료제 개발 연구클러스터

가톨릭세포치료사업단 연구클러스터장 서울성모병원 비뇨기과 김세웅 교수

난치성 질환의 치료 등에 획기적인 전기를 마련할 것으로 기대되는 줄기세포 치료는 미래 치료분야의 핵심으로 자리하고 있으며, 비뇨기과 질환에서도 줄기세포 치료가 증가하고 있다. 줄기세포는 조직의 상황에 따른 분화능력(competence)을 내재하고 있어 연결 조직 내 안착이 용이하고, 이식 및 재생 치료의 경우 다양한 면역적합성을 지니고 있다는 장점이 있어 임상 적용 사례가 많다. 줄기세포의 생물학적 활성상태를 극대화하기 위해서는 혈관 재생을 위한 성장인자나 사이토카인의 분비를 항진 시킬 수 있는 기능 강화 전략이 요구되며 유전자 엔지니어링을 통한 유전자 이입기술 개발이 해결책을 제시할 수 있다. 본 연구 클러스터에서는 비뇨기 질환 모델(저활동성 방광, 발기부전)에 엔지니어링 줄기세포(그림)를 주사하여 생체 내 효능평가를 통한 최적 조합(치료유전자 SDF-1, BDNF, NGF, HGF)을 선정하고 질환 맞춤형 시스템을 만들고자 기술을 개발하고 있다.

첫번째 연구 성과로는 엔지니어링 중간엽줄기세포를 이식한 임상적 의의를 가지는 저활동성 방광 동물 모델 구축을 하였다. 저활동성 방광 모델의 손상된 신경 주변에 생착된 세포는 장시간(4주), cytokine/chemokine 방출로 nerve atrophy를 감소시킨다. 줄기세포에 의한 치료 효율의 상승을 위해서 각종 cytokine/chemokine, growth factor(SDF-1, BDNF, NGF, HGF 및 VEGF)의 도움이 필요함에 따라 기능저하가 발생하는 신경과 방광에 직접 세포를 이식하여 그 효능을 입증하고자 하였고, 치료 효과의 극대화를 위해 엔지니어링을 통한 유전자 이입기술 개발로 관련 cytokine/chemokine, growth factor 분비를 향상 시키고자 노력하였다. 결과를 조직병리학적으로 보았을 때 저활동성 방광 모델의 배뇨근 긴장성 저하로 방광의 비정상적 용적 증가, 요정체로 인한 결석 등이 엔지니어링 중간엽줄기세포를 이식한 군에서 호전됨을 관찰 하였고, 저활동성 방광모델에서 감소되었던 평활근 함량이 세포를 이식한 군에서 증가함을 확인함으로써 임상적 의의를 가지는 동물모델을 구축하였다. 이를 통하여 앞으로 예후에 영향을 미치는 요인을 명확히 파악할 수 있을 것으로 기대한다.

두번째 연구 성과로는 당뇨성 발기부전 동물모델 구축 및 발기능의 정량적 평가 기술 확립이다. Sprague-Dawley rat 복강 내 스트렙토조토신(90mg/kg)을 주사법으로 당뇨를 유발시켜 발기부전을 유도하는 모델을 안정적으로 재현하는 기술 및 대조군과 엔지니어링 중간엽 줄기세포 이식군의 가시적인 음경해면체내압 intracavernosal pressure(IPC)를 통해 발기능의 개선 효과를 정량적으로 분석하는 조건을 확립하였다.

서울시 서초구 반포대로 222 가톨릭중앙의료원 의생명산업연구원 기톨릭세포치료사업단