혈액 속에서 기존보다 30배 오래 사는 줄기세포 개발

▲ 중앙대 홍진기 교수.

중앙대와 경희대 공동연구 결과, 뇌졸중ㆍ백혈병 등 줄기세포 치료에 활용 가능할 것

한국연구재단은 중앙대 홍진기 교수와 경희대 이은아 교수가 공동으로 나노박막을 ‘중간엽 줄기세포’ 표면에 코팅해 줄기세포가 혈액 속에서 오래 버틸 수 있도록 돕는 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

중간엽 줄기세포는 골수와 제대혈에서 채취하는 줄기세포 중 하나로, 다분화능이 있다. 연골세포와 같은 중요한 세포계열로 분화할 수 있으며 뇌졸중ㆍ심혈관 질환ㆍ마비ㆍ면역성 질환ㆍ염증성 질환ㆍ패혈증 등에 사용된다.

대부분 줄기세포 치료는 혈관 내 주입해 진행된다.

혈관 내부의 빠른 혈류 속도와 다양한 물질 탓에 줄기세포가 표적 세포와 조직으로 가지 못하고 이전에 사멸하는 경우가 많아 치료 효과에는 한계가 있었다.

연구팀은 문제를 해결하고자 줄기세포 표면에 나노두께의 얇은 박막을 코팅하는 방법을 선택했다.

혈액 내 안정성을 유지해 생존율을 높인 것이다.

나노 박막은 천연고분자인 L-라이신(Poly-L-lysineㆍPLL), 히알루론산(Hyaluronic acidㆍHA), RGD 펩타이드를 이용해 만들어 냈다.

L-라이신은 아미노산 중 하나인 라이신이 중합돼 제조한 고분자로 양전하를 가지며, 히알루론산은 동물 피부에 다수 존재하는 생체 합성 천연 물질로 음전하를 가진다. RGD 펩타이드는 알기닌-글리신-아스파틱산으로 이루어진 펩타이드 서열이다.

연구팀은 중간엽 줄기세포 표면에 직접 나노두께의 코팅을 하고자 ‘층과층적층법(Layer-by-Layer self-assembly)’이라는 필름 제조 방법을 이용했다.

고분자 기반의 다층 나노필름을 제작하는 방법으로 다양한 재료를 다양한 분자 간의 인력을 통해 다층으로 자기 조립할 수 있다는 장점이 있다.

이처럼 만들어진 나노 옷을 입은 줄기세포는 사람의 정맥과 유사하게 제작된 인공 환경에서 아무런 처리를 하지 않은 줄기세포보다 31.6배( 24시간 후), 28.5배(48시간 후) 이상의 생존율을 보였다.

홍 교수는 “이 연구성과는 중간엽 줄기세포 주입치료의 한계인 세포 안정성을 나노박막 기술을 사용해 높였고, 이전보다 정확하게 표적에 도달하게 했다”며 “이 나노박막은 어느 줄기세포에나 적용이 가능하므로 백혈병, 뇌졸중 등에 사용하는 줄기세포 치료에 기여할 것”이라고 말했다.

이 연구성과는 지난 14일 국제학술지인 ‘케미스트리 오브 머터리얼즈(Chemistry of Materials)’에 게재됐다. 최소망 기자 somangchoi@

▲ 줄기세포 표면의 박막 코팅에 대한 이미지 모식도.