체세포 활용한 심장재생 치료 가능성 확인

의대 윤영섭 특임교수(의생명과학부, 미국 에모리대학교 석좌교수)

의대 윤영섭 특임교수(의생명과학부, 미국 에모리대학교 석좌교수)가 일반 체세포를 심혈관 ‘조직’으로 직접 전환해 심장재생 치료를 할 수 있는 가능성을 확인했다.

의대 의생명과학부 및 미국 에모리대의 윤영섭 교수 연구팀은 일반 체세포의 하나인 섬유아세포를 직접전환 방법을 통해 주요 심장 세포들과 세포외 기질을 보유한 ‘직접전환심장유사조직’을 만들어 마우스 모델에 적용해 심장재생 치료 효과를 확인했다. 연구는 ‘Nature Biomedical Engineering(IF 25.671)’에 게재됐다.

세포치료법을 이용한 심장재생의 가장 큰 문제점은 심장이 여러 세포로 이뤄져 있고 이식된 세포들이 1~2주 이내에 거의 사라진다는 것이다. 심장재생을 위해서는 심장을 구성하는 중요 세포들을 함께 이식하는 것이 중요하며 이식된 세포의 생존을 위해 다양한 세포외기질과 함께 융복합 치료제로 이식해야 한다. 

연구팀은 마우스 모델에서 줄기세포가 아닌 일반 체세포의 하나인 섬유아세포를 주요 심장 세포들과 세포외기질을 한번에 만드는 ‘조직직접전환(Direct tissue reprogramming)’ 방법을 개발했다. 직접전환 방식을 통해 마우스 피부에서 분리한 섬유아세포에 microRNA 208과 BMP4, 수용성 비타민인 ascorbic acid를 넣고 특정한 조건에서 약 7일 이상 배양했을 시 섬유아세포가 심근세포, 혈관내피세포, 평활근세포 및 세포외기질을 동시에 생성하는 패치 형태의 조직으로 변함을 발견했다. 연구팀은 이 조직을 ‘직접전환심장유사조직(reprogrammed cardiovascular tissue, rCVT)’이라 명명했다. 

연구팀은 직접전환 방법을 통해 생성한 심장유사조직을 심근경색 마우스 모델의 심장 외벽에 직접 패치 형태로 부착해 치료 효과를 테스트했다. rCVT를 부착하고 12주가 경과한 이후 측정한 심근경색에 의한 손상정도(섬유화비율)가 대조군과 비교해 약 50% 이상 감소하는 것으로 나타났다. 

또한 심장조직을 16주에 걸쳐 검사한 결과 rCVT 내의 리프로그램된 세포들이 심장 내부로 이동해 내피세포와 평활근세포는 혈관을 형성하고, 심근세포는 16주 동안 성숙해 심장에 있는 정상 심근세포처럼 기능하며 심장재생에 기여하는 것으로 확인됐다.