가톨릭의료원, 손상 심근에 달라붙는 심근세포 표면개질 기술 개발

급성 심근경색은 관상동맥 혈류 차단으로 심근이 괴사하는 질환이지만, 심장 자체의 재생력이 떨어져 줄기세포 유래 심근세포를 이식하는 치료법이 대안으로 연구돼 왔다. 다만 이식 세포가 손상 부위에 오래 머물지 못하고 생존율이 낮은 점이 한계로 지적돼 왔다. 가톨릭중앙의료원 구희범 교수와 의정부성모병원 박훈준 교수 공동 연구팀은 이러한 한계를 보완하기 위해 손상 조직의 세포외기질에 변성 콜라겐이 많다는 특징에 착안, 심근세포 표면에 콜라겐 결합 펩타이드(CHP)를 부착하는 개질 기술을 내놓았다. 연구팀은 지질을 세포막에 끼워 넣은 뒤 클릭 화학 반응으로 CHP를 붙이는 2단계 방식을 적용했으며, 유전자 조작 없이 1시간 안에 처리가 가능하도록 설계했다. 이렇게 개질된 심근세포는 정상 콜라겐보다 손상 부위의 변성 콜라겐에 더 잘 달라붙으면서도 기존 세포의 전기생리적·대사적 특성은 유지하는 것으로 나타났다. 허혈재관류 손상을 유도한 동물모델에 경색 발생 7일 후 개질 세포를 이식한 결과, 1주 차부터 좌심실 박출률과 단축률이 비개질 세포 이식군이나 대조군보다 높게 유지됐다. 6주간 관찰에서도 심장의 부정적 재형성이 줄고 심박출량과 수축 기능 개선이 다른 군 대비 두드러졌다. 연구팀은 이번 결과가 이식 세포의 조직 결합력을 높여 세포치료 효율을 끌어올릴 수 있는 방안이 될 수 있다고 설명했으며, 향후 다양한 세포치료제에 적용 가능한 범용 표면개질 플랫폼으로 발전시킬 계획이라고 밝혔다. 이 연구는 한국연구재단과 범부처재생의료기술개발사업의 지원을 받았으며, 'Bioactive Materials'에 최근 게재됐다.

가톨릭중앙의료원 연구팀이 클릭 화학과 지질 삽입을 결합한 심근세포 표면개질 기술을 개발
개질된 심근세포는 손상 부위의 변성 콜라겐에 선택적으로 결합하며 세포 기능은 유지
동물모델에서 이식 1주 차부터 좌심실 박출률·단축률이 비개질 세포군보다 높게 유지
6주 관찰에서 심장 재형성 억제와 심박출량 개선이 다른 실험군 대비 두드러짐
연구 결과는 'Bioactive Materials'에 게재, 한국연구재단·범부처재생의료기술개발사업 지원

BioPulse 해설

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세포 표면 개질: 세포 표면에 특정 물질을 결합시켜 다른 조직이나 세포에 선택적으로 붙도록 성질을 바꾸는 기술이다.
클릭 화학: 두 분자가 특이적이고 효율적으로 빠르게 결합하도록 설계된 화학 반응 방식을 의미한다.
생착: 이식된 세포나 조직이 숙주 체내에서 자리를 잡고 생존하며 기능을 유지하는 현상을 말한다.
세포치료: 손상된 조직이나 기능을 회복시키기 위해 살아있는 세포를 체내에 투여하는 치료 접근법이다.

심근경색은 심장 근육 조직이 괴사해 기능을 상실하는 질환으로, 손상된 조직을 재생시키기 위한 세포치료 연구가 꾸준히 진행되어 왔다. 그러나 이식된 세포가 손상 부위에 제대로 자리잡지 못하고 소실되는 문제가 세포치료 효능을 제한하는 주요 한계로 지목돼 왔다. 이를 해결하기 위해 세포 표면에 특정 결합 물질을 부착해 표적 조직으로의 정착률을 높이는 공학적 접근이 모달리티 기술 분야에서 활발히 연구되고 있다.

Why it matters세포 생착률을 높이는 기술은 세포치료제 전반의 효능과 재현성을 좌우하는 핵심 변수로, 다양한 질환 영역의 세포치료 전략에 공통적으로 적용될 수 있는 기반 기술로 평가된다.

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