-유니스트, ‘운동신경세포’ 제작 성공

척수손상 동물모델을 이용한 운동신경세포의 생체 내 특성 및 치료효과 검증 관련 사진 (사진=UNIST)
척수손상 동물모델을 이용한 운동신경세포의 생체 내 특성 및 치료효과 검증 관련 사진. (사진=UNIST)

[데일리비즈온 김소윤 기자] 한 번 손상되면 회복하기 힘든 신경조직 척수를 치료할 길이 열렸다. 국내 연구진에 의해 운동신경 세포로 손상 된 척수를 치료하는 연구가 발표됐는데 불의의 사고로 척수가 마비 된 들에게 희소식이다. 

29일 울산과학기술원(UNIST)는 이 대학 생명과학부 김정범 교수 연구팀이 피부세포에 유전인자 두 종을 주입해 척수를 구성하는 ‘운동신경세포’를 제작에 성공했다고 밝혔다.

이에 따르면 동물실험에서 제작된 운동신경 세포의 손상 재생능력을 확인했다. 특히 임상 적용을 위해 필요한 세포를 대량으로 생산할 수 있어 상업화 가능성이 높다는 설명이다.

척수는 뇌의 신호를 사지로 전달하거나 역으로 신체에서 느낀 감각을 뇌로 전달하는 신호수 역할을 한다. 이에 척수가 손상되면 운동기능이나 감각을 잃어 심각한 후유증을 얻는다.

현재 척수 손상을 치료하기 위한 약물치료 및 수술요법이 있지만 효과가 작은 데 비해 심각한 부작용이 있다. 이에 UNIST 측은 줄기세포를 이용해 손상된 조직을 재생시키는 ‘세포 치료제’가 주목받고 있다고 밝혔다.

척수를 구성하는 세포 중 운동신경 세포의 경우 척수 손상을 치료할 수 있는 유력한 세포 치료제 후보지만 운동신경 세포를 배아줄기세포 및 유도만능줄기세포에서 얻으면 암 발생 가능성이 있어 환자에게 직접 적용하기 힘든 실정이다.

이러한 가운데 김정범 교수 연구팀은 원하는 목적 세포를 피부세포에서 바로 얻는 직접교차분화 기법을 이용해 운동신경 세포를 제작했다. 환자 피부세포에 두 종류의 유전자를 직접 주입해 세포가 암세포로도 바뀔 가능성이 있는 ‘만능세포단계’를 거치지 않고 자가 운동신경 세포를 만든 것이다.

이를 통해 기존 줄기세포치료제의 문제점인 면역거부반응과 암 발생 가능성을 모두 해결했다는 것이 연구팀의 설명이다. 또 세포 자가증식이 가능한 중간세포단계를 거치기 때문에 대량생산이 가능하다는 점에서 상업화 가능성이 높아 보인다.

연구팀은 제작한 세포를 척수손상 실험쥐에 주입한 후 상실된 운동기능이 회복되는 것과 손상된 척수조직 내에서 신경이 재생되는 것을 확인했다. 김 교수는 “제작된 운동신경 세포를 척수 손상을 보호하고 세포가 잘 생착될 수 있도록 돕는 치료제와 결합할 경우 치료 효과를 극대화할 수 있을 것”이라고 설명했다. 이번 연구 성과는 유럽분자생물학회의 저명한 학술지 ‘이라이프 (eLife)’ 온라인판에 6월 23일자로 발표됐다.

(사진은 기사 내용과 무관)
(사진은 기사 내용과 무관)

지난해엔 미국의 한 의과대학에서 손상된 척수신경 세포의 재생을 돕는 치료물질을 개발해 화제였다. 케이스 웨스턴 리저브대학 의과대학 신경과 전문의 제리 실버 박사는 손상된 척수신경 세포의 재생을 돕는 치료물질을 개발해 척수가 마비된 쥐들에 실험했더니 80%가 마비가 개선되는 효과가 나타났다고 밝혔다. 이 내용은 영국의 데일리 메일 인터넷판 등에 의해 알려졌다.

연구팀은 세포 안 시그마 펩티드(ISP)라는 물질을 척수마비 쥐 26마리에 매일 7주 동안 투여했다. 이 결과 21마리가 마비된 기능 전부 또는 일부가 회복됐다는 설명이다.

중추신경계가 손상되면 바로 손상된 상처부위 등에 프로테오글리칸이 몰리며 장벽을 형성하게 되고 이로 인해 신경세포 재생이 가로막아진다. 신경세포 줄기가 끊어져 다른 신경세포와 연결될 수 있는 통로가 차단되는 것이다. 이로 인해 뇌, 다리, 근육으로 가는 신호를 전달하지 못한다. 

ISP는 프로테오글리칸과 결합해 지나친 반흔조직 형성을 억제한다. 이로 인해 신경통로가 막히는 것을 억제한다는 것이 연구팀의 설명이다.  ISP는 척수손상과 같이 반흔조직이 있는 심근경색, 다발성경화증 치료에도 효과가 있을 것으로 분석된다. 이를 확인하기 위한 동물실험도 진행하고 있다는 것이 연구팀의 설명이다. 이번 연구결과는 영국 과학전문지 네이처에도 발표됐다.
 

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