유전자발현패턴 개선 인자 Endothelin-1을 발굴 … 좌골신경결손 모델에서 치료효능 입증
보건복지부가 지원하는 ‘서울대학교병원 연구중심병원 프로그램의 바이오치료제 개발 유닛’의 김효수-이은주 교수 연구팀은, 중간엽-줄기세포의 상용화에 걸림돌도 작용하는 상기 한계점을 극복하는데 수년간의 연구를 집중한 결과, 중간엽-줄기세포의 활성을 향상시키는 인자인 엔도텔린1을 발굴하였다. 이러한 결과를 바이오분야 최고수준의 잡지인 Biomaterials (임팩트지수 12.48)에 게재하였다.
연구팀은, 먼저 치료효능이 좋은 중간엽-줄기세포를 선정하여 효능이 낮은 세포들과 유전자 발현을 비교 분석한 결과, 좋은 세포에서 다량 분비되는 활성인자, Endothelin 1을 발견하였다. 그리고 엔도텔린1을 세포에 처치하면, 중간엽-줄기세포의 재생 치료 기능이 향상되는 것을 발견하였다, 즉, 1) 체외 배양기에서 쥐의 척수와 중간엽-줄기세포를 공배양한 결과, 엔도텔린1을 전처치한 세포를 공배양한 경우에, 척수의 신경성장이 대폭 촉진되었으며, 2) 좌골신경결손 동물모델에서, 대조 세포치료 군에서는 절단된 신경이 재연결되지 않은 반면에, Endothelin-1을 전 처리한 중간엽줄기세포를 투입하면 절단된 신경이 재연결되면서 생쥐의 하지 기능이 회복되는 것을 입증하였다.
치료효능이 향상되는 기전을 분석한 결과, 중간엽-줄기세포에 Endothelin-1 을 처리하면, 염색체조절 인자인 SMARC A4 와 D2를 통해서 염색체의 DNA methyl 상태가 감소하면서 유익한 유전자들의 발현이 증가함으로써, 세포의 재생 기능이 향상되는 것을 밝혔다.
본 연구를 수년간 추진해 온 김효수 교수는 “세포치료제 시장에서 가장 흔히 사용되는 인간-중간엽-줄기세포의 이용도가 예상외로 저조한 이유는 치료효능이 밋밋한 탓”이라며 “엔도텔린1과 같은 펲타이드를 이용한 간단한 방법으로, 중간엽-줄기세포의 치료효능을 향상시킨다면, 세포치료제 시장이 뜨거워질 것으로 예상한다. 즉, 생체내 치료효율을 극대화시킬 수 있는 간단한 방법을 개발했다는 중요한 의미가 있다.”고 연구 결과의 가치에 대해서 설명했다.
한편, 실용화에 중요한 지식재산권을 확보하기 위해서, 논문 출판 전 특허를 출원하여, 2019.11, 2020.11. 국내에서 특허가 등록되었으며, 현재 몇몇 질환 모델에서 효능을 입증하는 것과 함께, GMP 생산을 위한 가치평가를 하고 있는 중이다.
김지예 기자
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