심근경색으로 손상된 심장 조직의 변성 콜라겐에 이식 세포가 선택적으로 결합하도록 유도해 생착률과 심장 재생 효과를 높이는 새로운 세포치료 전략이 제시됐다.

가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단 구희범 의생명과학교실 교수팀은 최근 손상된 심장 기능생착률을 높이는 치료전략을 제안했다고 19일 밝혔다. 

급성 심근경색은 관상동맥 혈류가 차단되며 심근이 괴사하는 중증 질환으로 자체 재생 능력이 제한적이다. 

이에 인간 만능줄기세포 유래 심근세포(hPSC-CMs)를 활용한 치료가 대안으로 꼽혀왔으나, 이식 후 세포 잔류율과 생존율이 낮다는 점이 한계로 지적돼 왔다.

연구팀은 클릭 화학과 지질 삽입 기술을 활용해 심근세포 표면에 콜라겐 결합 펩타이드(CHP)를 부착하는 세포 표면 개질 기술을 개발했다.

유전자 조작 없이 1시간 이내에 심근세포 표면에 CHP를 신속하고 균일하게 도입해 손상 조직 내 생착률을 끌어올리는 방식이다.

심근경색 손상 조직 세포외기질에 변성 콜라겐이 풍부하다는 점에 착안, 지질 삽입과 클릭 화학을 결합해 이식 세포가 변성 콜라겐만 선택적으로 인식해 달라붙도록 설계했다.

실험 결과 표면을 개질한 심근세포는 정상 콜라겐이 아닌 변성 콜라겐에만 선택적으로 결합했으며, 개질 후에도 세포 구조와 전기생리학적·대사적 기능이 유지됐다.

동물 실험에서도 효과가 확인됐다. 심근경색 발생 7일 후 개질된 심근세포를 경색 경계부에 이식하자 1주 차부터 좌심실 박출률과 단축률이 대조군 보다 높게 유지됐다.

6주간 관찰 결과 부정적 심장 재형성이 억제됐고 심박출량과 수축 기능 역시 우수한 것으로 나타났다.

구희범 교수는 “클릭 화학으로 줄기세포 표면에 원하는 기능성 물질을 빠르고 균일하게 도입할 수 있음을 입증했다”며 “향후 다양한 세포치료제 기능을 높이는 플랫폼으로 발전시킬 계획”이라고 말했다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단과 범부처재생의료기술개발사업 지원을 받아 수행됐으며 생체재료 분야 국제 학술지 바이오액티브 머티리얼즈(Bioactive Materials, IF=23.6)에 게재됐다.