'발끝 썩는 허혈증' 세포치료 실시간 본다

혈관 분화 줄기세포의 이식 초기 분포 영상 확보
혈관 재생을 위한 세포치료제 분야 연구에 응용

생물직교성 클릭화학을 이용한 혈관내피 전구세포의 형광 표지 및 하지허혈 쥐 모델에 이식 후 모니터링 모식도

[아시아경제 황준호 기자] 발끝이 썩어 들어가는 중증하지혈과 같은 허혈성 질환의 세포치료제가 우리 몸에서 어떻게 작용하는지 실시간 살펴볼 수 있는 기술이 개발됐다. 식습관의 변화와 흡연·음주에 따른 비만, 당뇨, 고혈압 등으로 허혈성 질환 환자가 늘어나고 있은 가운데, 허혈성 치료제의 개발 속도를 높일 기술이 될 것으로 예상된다.

김광명 한국과학기술연구원 테라그노시스연구센터 박사의 연구팀은 ㈜T&R Biofab의 문성환 박사 연구팀과 혈관내피 전구세포의 체내 이식 후 초기 분포와 이동을 추적할 수 있는 기술을 개발해, 관련 연구 성과가 최근 국제 학술지인 생체 재료학에 실렸다고 20일 밝혔다.

허혈성 질환 세포 치료제, 형광물질로 관찰

FMT로 관찰한 이식된 혈관내피 전구세포의 시간에 따른 체내 이동 이미지.

연구팀은 형광물질을 혈관내피 전구세포 표면에 결합시킨 후 형광분자단층촬영을 통해 식별 가능하게 했다. 이후 중증하지허혈질환 쥐의 허벅다리에 이식된 세포를 28일 동안 추적해 세포의 체내 움직임을 확인하고 레이저 측정을 통해 혈류가 복원되는 과정을 관찰했다. 이를통해 혈관내피 전구세포가 허혈성 질환이 발생한 조직으로 이동하는 것을 확인했다.

특히 연구팀은 세포치료제 이식 초기에 혈관내피 전구세포를 촬영한 영상을 분석한 결과, 두 가지 형태로 주입된 것을 확인했다. 하나는 응축돼 있는 '둥근 모양'이었고 다른 하나는 널리 퍼진 '확장된 모양'이었다.

연구팀은 두 가지 형태로 실험군을 분류해 치료 효능을 관찰한 결과 처음 이식된 곳에 잘 응축돼 있던 '둥근 모양'의 실험군에서 세포가 더 잘 이동하고 치료 효능이 좋다는 것을 파악했다. 이를 통해 치료 초기에 치료제가 응축된 '둥근 모양'으로 형성돼야 치료 효능이 좋다는 판단도 내렸다.

허혈성 질환 치료제 개발에 기여

혈관내피 전구세포 이식후 하지허혈 쥐 모델의 혈류 재생 및 사지괴사 모니터링 결과다. 세포 주입 직후 응축된 모양으로 혈관내피 전구세포가 이식된 쥐에서 더 높은 혈류 재생 유도 및 사지 괴사 방지가 일어나는 것을 볼 수 있다.

이번 연구 결과로 새로운 혈관을 형성하는 줄기세포인 혈관내피 전구세포의 활동을 실시간 관찰할 수 있게 되면서, 허혈성 질환 치료제 개발에도 속도가 붙을 것으로 예상된다. 기존에는 혈관내피 전구세포를 허혈성 질환 치료를 위해 이식해도 체내 이식된 세포의 생존, 치료 부위로의 이동 등 다양한 변수로 인해 치료제로서 사용하지 못했다.

김광명 박사는 "초기에 이식된 세포치료제의 형태 및 체내 초기 변화를 빠르고 정확하게 모니터링하는 기술은 이식된 혈관내피 전구세포의 허혈성 질환 치료효능을 초기에 예측할 수 있도록 한다"며 "향후 허혈성 질환 치료를 위한 세포치료제 개발 분야에 활용될 것"이라고 기대했다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr