혈관병을 고칠 혈관줄기세포가 개발됐습니다. 대량으로 배양하면서도 암 유발 가능성이 적은 '직접교차분화' 방식으로 제작했는데요. 심장이나 간 같은 생체조직을 3D 프린터로 찍어낼 때 필요한 '혈관'의 주원료도 될 수도 있습니다. 

UNIST 생명과학부의 김정범 교수팀은 피부세포에 혈관발달 유전자 두 종을 주입해 혈관줄기세포를 제작하는 데 성공했습니다. 이 세포를 뒷다리 혈관이 막힌 실험쥐에 주입하자 혈류 흐름이 회복되고 새로운 혈관이 만들어졌습니다. 혈관 질환의 세포 치료제로서의 가능성이 확인된 겁니다. 해당 연구는 <Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology>에 게재됐습니다. 

혈관줄기세포, 임상에 적용하기 어려웠던 이유

혈관이 손상되거나 막히면 조직으로 전해지는 산소와 양분전달이 부족해 '허혈성 혈관 질환'이 생깁니다. 그 치료법으로 혈관 구성 세포를 주입해 혈관을 새로 만들고 혈액 흐름을 개선하는 세포 치료가 주목받아 왔습니다. 특히 혈관줄기세포는 2종의 혈관 구성 세포로 분화할 수 있고 일반 세포와 달리 자가증식이 가능해 대량생산에 적합하므로 유력한 세포치료제 후보였습니다. 하지만 배아줄기세포나 유도만능줄기세포에서 분화된 혈관줄기세포는 임상에 적용하기 어려웠습니다. 모든 세포로 분화 가능하다는 '만능성'이 오히려 암을 유발할 위험을 품고 있기 때문입니다.

이 문제를 해결하기 위해 김정범 교수팀은 '만능 분화 단계'를 건너뛰고 특정 세포를 원하는 세포로 바로 바꾸는 '직접교차분화' 기법을 이용해 혈관줄기세포를 만들었습니다. 피부를 구성하는 섬유아세포에 두 가지 유전자(Etv2, Flil)를 주입해 혈관줄기세포로 탈바꿈한 겁니다.

제1저자인 UNIST 생명과학과 석・박사통합과정 박수용 연구원은 "두 유전자는 혈관발달 초기에 주로 발현되는 유전자"라며 "두 유전자를 피부 섬유아세포에 주입하자 혈관줄기세포의 특성이 잘 나타나는 세포가 만들어졌다"고 설명했습니다. 

3D 바이오 프린팅 발전에 기여할 것

줄기세포는 끊임없이 자기를 복제하는 자가증식능력(Self-renewal)과 다른 세포로 변하는 분화능력(Biopotent)을 가집니다. 이번에 만들어진 혈관줄기세포는 자가증식이 가능한 데다, 혈관 구성 세포인 혈관내피세포와 평활근세포로 잘 분화됐습니다. 또 실험 쥐를 이용한 동물실험에서도 혈관 폐색 부위에 주입한 뒤 혈류 흐름이 회복되고 혈관이 형성되는 것까지 확인됐습니다. 

김정범 교수는 "배아줄기세포나 유도만능줄기세포에 비해 부작용을 최소화할 수 있는 기법으로 혈관줄기세포를 만들어 임상 적용이 가능할 것"이라며 "뇌혈관이나 심혈관에 생긴 질환을 치료할 세포 치료제를 상용화하는 데 한 걸음 다가갔다"고 전망했습니다.

이번에 개발한 혈관줄기세포는 3D 바이오 프린팅의 발전에도 도움을 줄 수 있습니다. 생체조직을 만드는 3D 바이오 프린팅에서는 조직별 세포뿐 아니라 혈관까지 함께 만들어야 하기 때문이다. 김정범 교수는 "새로운 혈관줄기세포는 조직공학에서 3D 조직을 프린팅할 때 모든 조직에 존재하는 혈관을 만들 주원료로 사용할 수 있다"며 이 기술의 또 다른 가능성도 전했습니다. 

##참고자료##

• Park, Soo Yong, et al. "Etv2-and Fli1-Induced Vascular Progenitor Cells Enhance Functional Recovery in Ischemic Vascular Disease Model." Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology (2020): ATVBAHA-119.

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