국내 연구진이 이식된 줄기세포가 사멸하지 않고 생착률을 높일 단서를 찾아내는데 성공했다.

한국연구재단은 한호재 서울대 교수 연구팀이 줄기세포가 이식 후 혈액공급이 원활하지 않은 허혈환경에 노출되면서 이식률이 낮아지는 문제를 해결하고 치료 효과를 향상 시킬 수 있는 단백질을 조절하는데 성공했다고 15일 밝혔다.

줄기세포는 심근병증, 뇌졸중, 만성 신장병, 만성 퇴행성 관절염 등의 질환에 이용된다. 하지만 이식 시 세포내에 혈액이 제대로 공급되지 못할 경우 산화적 스트레스로 인한 허혈성 손상으로 이식 생착률이 낮아진다.

허혈유도인자(HIF1α)가 유전정보가 들어있는 핵 안으로 이동해 대사 조절 등에 관여하는 유전자들을 깨우면서 손상에 저항하게 되는데 어떻게 허혈유도인자가 세포핵 안으로 이동하는지는 알려지지 않았다.

연구팀은 세포내 물질 수송을 담당하는 미세소관 운송단백질(BICD1)을 탐색했다. 그 결과 운송단백질과 미세소관 매개 수송 운동단백질(Dynein)이 허혈유도인자와 결합하고 있음을 확인했다. 운송단백질에 특이적인 유전자 발현을 억제하면 허혈유도인자의 핵 이동이 감소했고 반대로 과발현했을 때는 증가했다. 이들 통해 연구팀은 운송단백질의 작용이 허혈환경에서 허혈유도인자가 핵으로 이동하도록 돕는 것을 확인했다. 또 운송단백질의 활성을 연구진이 개발한 지질대사체(cP1P)로 조절할 수 있음을 알아냈다.

실제 허혈을 유도한 생쥐모델 실험에서도 미세소관 운송단백질을 부족하게 하고 줄기세포를 이식했을 때 치료효과가 감소하고, 지질대사체를 투여했을 때 생착률이 크게 향상 됐음을 확인했다.

연구팀은 줄기세포의 이식 치료효율을 증가시키기 위한 새로운 치료제 개발 연구를 진행 중이다. 또 난치성 질환에 대한 줄기세포 치료제의 임상적용을 높이기 위한 후속 연구를 진행하고 있다.

한호재 교수는 "이번에 규명된 BICD1의 생리학적 역할은 줄기세포의 허혈적응을 향상시키기 위한 치료제 개발에 응용될 수 있을 것이며, 세포대사 조절효과가 확인된 cP1P는 새로운 줄기세포 치료 효능향상 물질로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다" 설명했다.

김선원 한국연구재단 차세대바이오단장은 "줄기세포에서 효과적인 허혈적응반응을 유도하는 미세소관 운송단백질의 기능 규명은 향후 줄기세포 분야 발전에 크게 기여할 것"이라고 평가했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 바이오의료기술개발사업 및 중견연구자지원사업 등의 지원으로 수행됐다. 연구 성과는 네이처(Nature) 자매지 '셀 데스 & 디지즈(Cell Death & Disease)'에 5일 게재됐다.    

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길애경 기자 kilpaper@HelloDD.com