혈관질환 줄기세포 치료제, 실시간 효능 예측
혈관질환 줄기세포 치료제, 실시간 효능 예측
  • 함예솔
  • 승인 2020.11.26 06:40
  • 조회수 433
  • 댓글 0
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아직 상용화 되지 못하고 있던 허혈성 질환 치료제

 

최근 식습관의 변화와 흡연, 음주로 인해 비만, 당뇨, 고혈압 등의 증가로 발끝이 썩어들어가는 중증하지혈과 같은 허혈성 질환의 고위험군 수가 증가하고 있습니다. 이러한 허혈성 질환을 치료하기 위해 새로운 혈관을 형성하는 줄기세포인 '혈관내피 전구세포'에 관한 연구가 활발합니다.

다리의 이상한 움직임을 주체할 수 없어요... 출처: pixabay
발끝이 썩어들어가는 중증하지혈 같은 허혈성 질환 위험 증가하고 있다. 출처: pixabay

혈관내피 전구세포는 허혈성 부위 등 혈관형성이 필요한 부위로 이동한 후 혈관의 내피세포로 분화하거나 혈관의 형성을 돕는 인자를 방출해 혈관재생을 유도하기 때문에 허혈성 질환을 비롯한 혈관과 관련된 질환의  세포치료제로 개발할 수 있습니다.

 

그러나 혈관 재생 능력이 뛰어난 혈관내피 전구세포를 혈관재생을 위한 세포치료제로 사용하더라도 치료 결과는 체내 이식된 세포의 생존, 치료 부위로의 이동과 같은 다양한 변수에 의해 다르게 나타나며 정확한 치료 효능의 관찰 및 예측이 어렵다는 한계점이 있어 허혈성 질환의 치료제는 아직 상용화되지 못하고 임상단계에 머물러 있는 상황입니다.

 

한국과학기술연구원(KIST)은 테라그노시스연구센터 김광명 박사팀이 ㈜T&R Biofab 문성환 박사팀과의 공동 연구를 통해 혈관내피 전구세포의 체내 이식 후 초기 분포 및 이동을 형광 영상으로 추적해 초기 이식된 혈관내피 전구세포의 분포에 따른 치료 효능을 예측할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔습니다. 해당 연구는 <Biomaterials>에 게재됐습니다. 

  • 허혈성 질환

혈액 공급이 장애를 받아 부분적으로 괴사 따위의 증상이 일어나는 질환입니다.

  • 세포치료제 

세포와 조직의 기능을 복원하기 위하여 살아 있는 세포를 체외에서 증식, 선별하거나 여타 방법으로 세포의 생물학적 특성을 변화시키는 등 일련의 행위를 통하여 치료, 진단, 예방 목적으로 사용되는 의약품입니다.

이식된 세포치료제, 초기에 빠르고 정확히 모니터링한다

생물직교성 클릭화학을 이용한 혈관내피 전구세포의 형광 표지 및 하지허혈 쥐 모델에 이식 후 모니터링 모식도. 출처: KIST
생물직교성 클릭화학을 이용한 혈관내피 전구세포의 형광 표지 및 하지허혈 쥐 모델에 이식 후 모니터링 모식도. 출처: KIST

KIST 김광명 박사팀은 형광물질을 혈관내피 전구세포 표면에 결합시킨 후 형광분자단층촬영을 통해 식별 가능하게 했습니다. 그 후 중증하지허혈질환 쥐의 허벅다리에 이식된 세포를 28일 동안 영상을 통해 추적하여 세포의 체내 움직임을 확인하고, 레이저 측정을 통해 혈류가 복원되는 과정을 추적, 관찰했습니다. 그 결과 혈관내피 전구세포가 허혈성 질환이 발생한 조직으로 이동하는 것을 확인할 수 있었습니다. 

  • 형광분자단층촬영 

생체 내 비 침습적 이미징 기술. 수 mm에서 2cm 깊이까지 형광 단층 이미지를 얻어낼 수 있으며, 이를 통해 영상을 3D 형태로 재구성하여 시료의 위치 및 모양 등의 정보를 입체적으로 얻어낼 수 있습니다.

FMT로 관찰한 이식된 혈관내피 전구세포의 시간에 따른 체내 이동 이미지. 출처: KIST
FMT로 관찰한 이식된 혈관내피 전구세포의 시간에 따른 체내 이동 이미지. 출처: KIST

또한, 세포치료제 이식 초기에 혈관내피 전구세포를 촬영한 영상을 분석한 결과, 두 가지 형태로 주입된 것을 확인할 수 있었습니다. 하나는 응축되어 있는 '둥근 모양', 다른 하나는 널리 퍼진 '확장된 모양'이었습니다. 이 두 가지 형태로 실험군을 분류하여 치료 효능을 관찰한 결과 처음 이식된 곳에 잘 응축돼 있던 '둥근 모양'의 실험군에서 세포가 더 잘 이동하고 치료 효능이 좋았음을 확인했습니다. 이를 통해 치료 초기에 치료제가 응축된 ‘둥근 모양’으로 형성되어야 앞으로의 치료 효능이 좋으리라는 것을 예측할 수 있었습니다.

혈관내피 전구세포 이식후 하지허혈 쥐 모델의 혈류 재생 및 사지괴사 모니터링. 세포 주입 직후 응축된 모양으로 혈관내피 전구세포가 이식된 쥐에서 더 높은 혈류 재생 유도 및 사지 괴사 방지가 일어나는 것을 확인함. 출처: KIST
혈관내피 전구세포 이식후 하지허혈 쥐 모델의 혈류 재생 및 사지괴사 모니터링. 세포 주입 직후 응축된 모양으로 혈관내피 전구세포가 이식된 쥐에서 더 높은 혈류 재생 유도 및 사지 괴사 방지가 일어나는 것을 확인함. 출처: KIST

 

김광명 책임연구원. 출처: KIST
김광명 책임연구원. 출처: KIST

 

 

 

본 연구를 주도한 KIST 김광명 박사는 "초기에 이식된 세포치료제의 형태 및 체내 초기 변화를 빠르고 정확하게 모니터링하는 기술은 이식된 혈관내피 전구세포의 허혈성 질환 치료효능을 초기에 예측할 수 있도록 해 향후 허혈성 질환 치료를 위한 세포치료제 개발 분야에 활용될 것"이라고 전했습니다. 

 

 

 

 

 


##참고자료##

 


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