전흥재 가톨릭대 의대 세포조직공학연구소장팀이 간세포의 생존 및 증식을 주관하는 세포외 기질을 모사한 지지체를 개발해 성체줄기세포로 간(肝)조직을 재생하는 데 성공했다고 18일 밝혔다.
체외에서 간세포 배양에는 성공한 적은 있지만 성체줄기세포 유래 간세포간 결합으로 간조직의 최소 단위인 다세포집합체를 배양한 것은 이번이 국내 최초다.
간세포가 모여 간조직을 이루고 이 조직들이 생체기관인 ‘간’을 형성한다. 세포가 조직으로서 최소한의 기능을 가지려면 세포와 세포간 점착을 통한 구조체가 필수다.
간세포는 체외에서 배양이 무척 까다롭다. 이에 연구팀은 간조직 재생을 위해 간세포 표면의 물질과 반응하는 천연물질인 갈락토오즈를 생분해성 합성고분자(PLGA)에 주입해 생체 환경과 유사한 생체모방 세포외 기질을 개발했다. 이어 골수에서 유래된 성체줄기세포에서 분화된 간세포 유사세포(Hepatocyte-like cell)를 이식한 뒤 변화를 관찰했다.
그 결과 갈락토오즈가 도입된 세포외 기질에 이식된 간세포 유사세포(Hepatocyte-like cell)는 세포집합체의 단계를 거쳐 간세포원주체(Hepatocytes spheroid)를 형성했다.
또 형성된 원주체내 세포와 기질간 접착에 따른 신호전달에 중요한 역할을 담당하는 ‘pFAK’, 세포와 세포가 붙어있게 해주는 접착단백질인 ‘카데린(E-Cadherin)’, 세포간 결합시 생성되는 주요 단백질인 ‘코넥신32(connexin 32)’ 등 인자들이 강하게 발현되는 것으로 나타났다.
이는 간세포가 조직으로 발전해 자라는 것을 의미한다. 전흥재 교수는 “간은 재생능력이 가장 우수한 장기이지만 한번 손상되면 정상기능을 회복하기 매우 어렵다”며 “최근 도입된 세포치료 등 다양한 시도가 이뤄지고 있지만 생착률이 낮아 근본적인 치료는 어렵다”고 말했다. 이어 “이번 연구는 생물체의 최소 단위인 세포 차원이 아니라 장기의 근본 단위인 조직의 기능수행 차원에서 치료제 개발 가능성을 확인한 데 의미가 있다”며 “줄기세포를 이용한 조직공학제제로서 가능성을 확인함에 따라 향후 임상치료에 획기적인 변화를 가져오는 21세기 재생의학의 핵심기술이 될 것”이라고 설명했다.
이번 연구결과는 조직재생의학 분야에서 최고의 학술지인 ‘조직공학과 재생의학저널(Journal of Tissue Engineering & Regenerative Medicine, Impact factor=5.199)’ 지난 9월호에 게재됐다. 또 최신의학 정보를 소개하는 ‘국제 바이오메디컬 프론티어(World Biomedical Frontiers)’ 웹사이트 10월호 줄기세포 분야에 소개됐다.
