몸속에 이식한 줄기세포를 MRI로 확인한다

생명공학연구원 임은경 박사팀, 생체 모니터링 개발
실험쥐 통해 지속적으로 추적·확인이 가능함을 입증

특수 망간 나노입자를 사용해 인간의 줄기세포를 MRI로 모니터링하는 시스템의 개략도. 특수 망간 나노입자는 이식 후 모든 계통에서 분화 된 인간 줄기세포를 표적으로 하고 모니터링 할 수 있다. 생명공학연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 줄기세포가 몸속에 이식된 후 원하는 조직으로 만들어지는지 확인할 수 있는 기술을 개발했다. 연구진은 이 기술이 향후 효율적인 줄기세포 치료 전략 개발에 큰 기여를 할 것으로 전망했다.

한국생명공학연구원은 바이오나노연구센터 임은경 박사팀이 줄기세포 치료를 위한 자기공명영상(MRI) 기반의 줄기세포 생체 모니터링 시스템을 개발했다고 11일 밝혔다.

임은경 박사는 "체내에 주입한 줄기세포가 목적 세포로 잘 전달됐는지, 추후 줄기세포 치료 진행 여부를 확인할 수 있는 영상 플랫폼을 개발한 것"이라고 말했다.

생체 내 인간 줄기세포 이식을 모니터링하기 위한 특수 망간 나노입자의 이미징 시간 최적화. 특수 망간 나노입자(MnOHo-Ab)와 망간나노입자(MnOHo)를 실험쥐에 정맥 주사 후 시간을 두고 관찰했다. 생명공학연구원 제공

연구진은 특수 망간 나노입자를 개발, 이를 적용해 줄기세포의 표적 모니터링이 가능한 '인테그린 β1 항체(MnOHo-Ab)'를 만들었다. 그리고 MRI를 이용해 전임상에서 이식된 인간 줄기세포의 최소 침습적 모니터링 방법을 개발했다.

연구진은 이 망간 나노입자를 정맥에 주사해 실험쥐 고환으로 전달, 다양한 계통으로 분화된 인간 유도 만능 줄기세포를 살펴보는데 성공했다.

이 생체 모니터링 기술은 주입된 인간 줄기세포가 치료되는 긴 시간 동안 표적 부위로 이동하고 이식이 잘 됐는지 볼 수 있다.

임 박사는 "이번 연구 성과는 전임상 모델 속 줄기세포의 표적 질환 부위로 이식·이동을 MRI로 시각적 입증이 가능케 했다는 것"이라고 설명했다.

이번 연구는 생명공학연구원 강병훈 박사와 연세대 함승주 교수, 한승민 박사, 허용민 교수와 함께 진행됐으며, 바이오 센서 분야의 세계적 저널인 '바이오 센서와 바이오 일렉트로닉스(Biosensors and Bioelectronics)' 1월 26일자 온라인 판에 게재됐다.

특수 망간 나노입자(MnOHo-Ab)를 사용해 줄기세포 이식을 모니터링하는 MRI 기간을 일정하게 해 실험주에게 특수 망간 나노입자를 투여했다. MRI 이미지는 줄기세포 치료제(hiPSCs)를 실험쥐 고환으로 이식 한 후 매주 확인했다. 생명공학연구원 제공

줄기세포는 다양한 세포로 분화 및 자가재생산이 가능하므로 이를 활용해 손상된 조직이나 장기를 재생해 치료하는 줄기세포 치료제에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.

줄기세포 중 유도만능줄기세포는 신체 모든 기관으로 분화가 가능한 세포로, 인간 성체의 체세포를 역분화시켜 만들 수 있다. 유도만능줄기세포는 배아줄기세포와 유사한 능력을 가지고 있으면서도, 배아세포를 파괴하면서 제작되는 배아줄기세포의 윤리적 문제와 환자 체세포를 역분화해 유도 제작해 면역 거부 반응 문제를 해결할 수 있는 세포로 각광 받고 있다.

이와 더불어 유도된 줄기세포의 1~2 %만이 표적 조직에 도달되고 나머지는 손실되기 때문에, 줄기세포 분화 치료 효과에 대한 검증이 필요한 상황이었다.

[e-mail] 김만기 기자