재생 힘든 심근세포...혈액 속 지질신호 물질로 회복 [헬스LAB]

[파이낸셜뉴스] 혈액 속 지질 신호 물질로 심근세포를 만드는 기술이 개발됐다. 심근세포 분화율이 90%를 넘고 심장박동도 성인 심장에 가까워, 심장 기능이 회복되고 흉터가 감소하는 동물실험에 성공했다. 심장병 신약 평가와 재생의료에 활용될 것이라는 기대다.

2일 한국생명공학연구원에 따르면 생명연 줄기세포융합연구센터 손미영(UST 생명과학 전공책임교수)·이미옥 박사(UST 생명과학 전공 교수) 연구팀은 혈액 속 지질 신호물질이 심근세포의 분화와 성숙을 촉진하는 핵심 신호임을 밝혀내고, 이를 통해 성인 심장에 가까운 기능적 특성을 보이는 고품질 심근세포를 만드는 기술을 개발했다.

연구팀에 따르면 우리 몸 전체로 피를 보내는 핵심 장기인 심장은 한번 손상되면 재생 능력이 매우 제한적이다. 현재는 심근세포 재생은 아직 다 자라지 않은 '어린 아기 세포' 상태에 머물러 있어, 실제 어른의 심장처럼 힘차고 규칙적으로 뛰지 못하고 세포주에 따라 분화 효율의 차이가 크다는 한계가 있었다.

연구팀은 소의 혈청을 넣었을 때 줄기세포가 심근세포로 잘 자란다는 점에 착안해 혈청 속 여러 성분 중 생리활성 지질 신호 물질인 S1P와 이를 인식하는 수용체 S1PR1에 주목했다. 인간만능줄기세포에 S1P 또는 S1PR1 선택적 작용제(SEW2871)를 처리한 결과, 90% 이상이 심근세포로 분화했으며, 성숙도와 기능적 특성도 향상됐다.

이렇게 자란 심근세포는 어른 심근세포처럼 세포 크기가 커지고, 심장을 뛰게 하는 근육 마디가 촘촘하게 정렬되었으며, 박동 신호와 전기적 특성이 훨씬 더 규칙적이고 강력해졌다.

반면, 유전자 가위 기술(CRISPR-Cas9)로 S1PR1 유전자를 제거한 줄기세포는 S1P를 처리해도 심근세포로 제대로 분화하지 못하는 것을 확인해, S1P-S1PR1 신호가 심근세포의 분화와 기능적 성숙에 핵심적인 역할을 한다는 사실을 과학적으로 증명했다.

나아가 연구팀은 심근경색에 걸린 실험동물에 이번 기술로 만든 성숙한 심근세포를 이식했을 때, 손상된 심장의 펌프 기능이 크게 회복되었을 뿐만 아니라 심장이 딱딱하게 변하는 섬유화 현상이 현저히 줄어들고 이식된 세포가 심장 조직에 잘 정착하는 치료 효과를 확인했다.
이번 연구는 기존 줄기세포 유래 심근세포의 낮은 성숙도와 분화 효율의 한계를 보완하고, 성인 심장에 가까운 기능적 특성을 갖는 심근세포를 안정적으로 확보했다는 점에서 의미가 크다. 이는 신약 개발 초기 단계에서 약물이 심장에 미치는 영향을 보다 사람과 유사한 조건에서 평가할 수 있는 차세대 플랫폼으로 활용될 수 있으며, 나아가 심근경색과 같은 치명적인 심장질환 치료를 위한 세포치료제 개발에도 크게 기여할 것이라는 기대다.

이번 연구 결과는 Experimental & Molecular Medicine (IF 17.5) 7월 2일 온라인판에 게재됐다.

[email protected] 연지안 기자