조승우‧강훈철 교수 공동연구팀, 뇌신경질환 치료용 세포 배양 플랫폼 개발
면역거부반응이 없는 자가 세포치료제 개발에 한 걸음 가까이 

조승우 교수(생명공학과, Y-IBS 과학원 연구위원), 진윤희 박사, 이정승 박사 연구팀과 의과대학 강훈철 교수 연구팀이 뇌신경질환에 대한 세포치료 효능을 증진시키는 기술을 개발했다. 본 공동연구팀은 뇌 조직 특이적인 성분을 가공하여 고품질의 신경세포를 생산할 수 있는 세포 배양 플랫폼을 구축했다고 밝혔다. 개발한 뇌 조직 모사 세포 배양 시스템을 환자로부터 비교적 쉽게 채취가 가능한 피부세포를 신경세포로 전환할 수 있는 세포 리프로그래밍 기술에 적용함으로써 면역거부반응이 없는 자가 세포치료제를 개발하는 데 한걸음 더 다가갔다.

전 세계적인 인구 고령화로 인해 뇌신경질환 환자가 급증하고 있지만 현재까지 효과적인 치료방법이 마땅치 않은 실정이다. 기능성 세포 이식을 기반으로 하는 세포 치료제는 현재 약물에 의존하는 치료법을 대체할 수 있는 방법으로 큰 각광을 받고 있으나 이를 위해서 기능적인 세포의 대량 확보 기술이 우선적으로 개발되어야 한다.

특히 최근에는 기능성 신경세포 제작을 위해 줄기세포의 신경분화, 신경세포 리프로그래밍 기술 등과 관련한 많은 연구가 진행되어 왔으나 여전히 분화 효율 및 제작된 세포의 치료 효능에 있어 많은 한계점을 보이고 있다. 신경세포로의 리프로그래밍 효율, 분화능, 성숙도를 증진시키고 궁극적으로는 신경질환의 세포치료 효능을 극대화하기 위해서는 실제 뇌에 존재하는 복합적인 조직 구성 성분들을 모사할 수 있는 세포 배양 시스템의 개발이 필요하다.

공동연구팀이 개발한 뇌 조직 모사 세포 배양 플랫폼은 실제 뇌에 존재하는 복합적이고 다양한 조직 특이적 구성 성분들을 포함하고 있기 때문에 세포 리프로그래밍을 위한 배양 과정 동안 세포에게 뇌 조직 특이적 미세환경을 효율적으로 제공할 수 있다. 따라서 기존 리프로그래밍 기술에 적용되었던 단순 배양 시스템에 비해 기능성 유도신경세포의 제작 효율이 획기적으로 증진 되었으며 제작된 신경세포가 실제 신경세포와 기능적으로 상당히 유사하다는 것을 확인하였다. 최종적으로 제작된 기능성 유도신경세포를 허혈성 뇌졸중이 유발된 마우스 뇌에 이식하였을 때 이식 후 8주에 걸쳐 세포가 이식부위에서 잘 생존하는 것이 관찰되었다. 특히 3차원 플랫폼에서 제작된 세포를 이식한 실험군에서 행동능력이 크게 향상되어 가장 우수한 치료 효능이 검증되었다.

연구팀은 “신경세포 리프로그래밍 제작 과정에 있어 배양 환경의 중요성을 밝힌 최초의 연구”라며 “추후 난치성 뇌신경질환 환자를 대상으로 한 세포 치료제로 적용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구는 국제 학술지인 ‘네이처 바이오메디칼 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)’에 7월 11일 게재되었다.

조승우 교수는 “Y-IBS 과학원의 많은 지원 하에 연구가 성공적으로 수행되었다”며 감사의 마음을 전했다.