줄기세포에 하이드로젤 결합…외상성 뇌손상 근본적 치료 기대

(서울=뉴스1) 강승지 기자 = 외상성 뇌손상(Traumatic Brain Injury, TBI)의 근본적 치료를 위한 새로운 치료 플랫폼이 개발됐다. 기존 세포치료가 가진 한계를 극복하고 향후 척추손상, 허혈성 뇌 질환 등 다양한 신경계 질환 치료로 확장될 수 있다는 기대감이 제기됐다.

차 의과학대학교 분당차병원은 한인보 병원 신경외과 교수와 이기범 미국 럿거스대학교 교수 공동 연구팀이 이런 내용의 연구 결과를 재생의학 분야 국제학술지 '첨단과학회지'(Advanced Science)에 게재했다고 21일 밝혔다.

외상성 뇌손상은 1차 손상 이후 치료하더라도 손상된 뇌 내에서 신경염증, 혈관 기능 이상, 신경세포 및 지지세포 손실 등 다양한 2차 손상이 진행된다. 이는 정상조직의 세포까지 영향을 미쳐 회복을 어렵게 하는 주요 요인으로 꼽히며 결과적으로 운동·기억·인지 기능 저하로 이어진다.

수술이나 약물치료는 출혈, 부종, 염증을 완화해 줄 수 있지만 손상된 신경 자체를 재생시키는 근본 치료는 거의 불가능했다. 한 교수팀은 인간 유도만능줄기세포(hiPSC)로부터 분화된 신경전구세포(NPC)를 저산소 유도제(DFO)로 처리해 손상된 뇌와 유사한 저산소 환경을 만들었다.

이를 통해 신경 재생 및 혈관 신생에 중요한 단백질(VEGF)과 마이크로RNA(miRNA-9)가 풍부한 세포외소포체(EV)를 생산했다. 최근 줄기세포 연구에서 주목받고 있는 세포외소포체는 손상 조직 회복, 염증 조절에 뛰어난 효과가 있다고 알려져 있다.

하지만 세포외소포체 단독으로 사용했을 때는 효과적으로 전달되지 않거나, 유지 시간이 짧거나, 활성도가 충분하지 않은 한계점이 있었다. 이 한계를 극복하기 위해 연구팀은 세포외소포체와 함께 젤라틴 기반의 생체적합 하이드로젤(BIOGEL)을 탑재해 손상된 뇌 부위에 주입했다.

하이드로젤(BIOGEL)은 생체직교형으로서 뇌 조직과 유사한 탄성을 지니며, 손상 부위에 밀착돼 세포외소포체를 서서히 방출함으로써 손상된 부위에 오랜 시간 지속해서 치료 신호가 전달되도록 돕는다.

연구 결과, 외상성 뇌손상 모델에서 하이드로젤(BIOGEL)-EV 복합체를 주입한 결과, 손상된 뇌 조직의 병변 크기가 40% 이상 감소, 신경세포 재생과 축삭(신경 연결부) 재형성, 혈관 재생 및 염증 억제, 운동 및 인지 기능의 회복이 확인됐다.

한인보 교수는 "이번 연구는 외상성 뇌손상 치료의 핵심 문제인 2차적 염증 반응과 신경 회복 실패를 동시에 해결할 수 있는 새로운 접근법"이라며 "임상적으로 적용할 수 있는 신경 재생 치료 전략의 가능성을 입증했다"고 말했다.

또한 "이번 연구는 기존의 세포치료가 가진 면역학적 한계를 극복하고 비세포 기반의 나노 생체 치료제 개발의 기반이 될 것이며 향후 척수손상, 허혈성 뇌 질환 등 다양한 신경계 질환 치료로 확장될 수 있을 것"이라고 덧붙였다.

ksj@news1.kr