기형 유발하는 세포, 선택적으로 없앤다


생명연 연구팀, 줄기세포 기반 기능성 세포치료제 가능성 열어

[아이뉴스24 정종오 기자] 국내 연구팀이 기형종(teratoma)을 유발할 수 있는 전분화성 세포들을 선택적으로 제거할 수 있는 전분화성 줄기세포 특이 항체-약물 복합체를 개발했다. 앞으로 줄기세포 기반 기능성 세포치료제의 임상 진입과 안전성을 높이는 데 큰 도움이 될 것으로 보인다.

줄기세포 기반 세포치료제의 임상 진입과 신약개발 성공을 위해서는 분화 후 이식에 있어서 발생하는 기형종(Teratoma) 형성 위험성을 없애야 한다. 인간 배아줄기세포를 비롯해 유도만능줄기세포가 가지는 전분화능(Pluripotency)은 신경세포, 간세포, 심장세포, 혈관 세포 등 다양한 조직 세포로의 분화에 중요한 역할을 한다.

미분화 줄기세포 표적 항체-약물 복합체 제작 모식도. [생명연]

많은 줄기세포 연구가 기능성 세포치료제 분야의 폭발적 성장에 견인 역할을 해왔는데 특정 세포(ex. 신경전구세포)로의 분화 유도 후에도 남아있는 미분화 줄기세포 또는 전분화능 보유 세포들의 존재 등으로 여전히 임상 적용에 제한적이다.

연구팀은 전분화성 줄기세포 특이적 표지인자(Dsg2)와 이에 대한 항체 (K6-1)를 기반으로 특정 세포로 분화 유도된 세포에서 기형종 형성을 유발하는 군을 선택적으로 분리, 제거시킬 수 있는 기술을 확보했다.

현재 기술 수준으로 단일 세포 형태로 동정-분리가 진행되는 항체 기반 FACS 또는 MACS 기술이 활용되고 있는데 분화된 세포 또는 조직을 온전한 상태로 분리하기에는 한계가 있어 세포 생존율과 실제 생체 내 치료 효능 저하가 예상됐다. Fluorescent & Magnetic activated cell sort(FACS & MACS)란 목적하는 세포를 형광과 자성으로 표지해 선택적으로 분리해내는 장치이다.

연구팀은 K6-1 항체와 세포사멸인자(Doxorubicin, DOX)가 결합한 항체-약물 복합체를 만들었다. 이 복합체가 K6-1 항체에 의해 미분화 줄기세포에 선택적으로 전달되고 세포 내로 이입된 세포사멸 인자가 효과적으로 세포사멸(Apoptosis)을 유도시킴을 확인했다. 세포사멸인자(DOX)는 DNA에 손상을 입혀 암세포를 죽일 수 있는 안트라사이클린계 항종양 항생제이다.

나아가 해당 복합체가 선처리한 미분화 줄기세포가 그 전분화능 (Pluripotency)를 잃어 기형종(Teratoma)이 형성되지 않음을 전임상 동물모델에서 검증했다.

주목할 점은 분화 유도된 세포를 단일 세포 형태로 해리-분리시키지 않고도 남아있는 미분화 줄기세포를 효과적으로 제거했고 분화 세포 기능성에 영향을 주지 않았다는 것이다.

이러한 사실은 현재 다수 개발된 전분화능 줄기세포 기반 세포치료제의 치료 유효성과 기능성을 유지하면서 분화 후 일부 남아있는 미분화 줄기세포로 인한 안전성 문제의 해결 가능성을 시사한다.

한국생명공학연구원(원장 김장성) 바이오신약중개연구센터 이장욱 박사팀(교신저자: 이장욱 박사, 제1저자: 박종진 박사)이 수행한 이번 연구는 바이오소재 분야의 세계적 저널인 바이오메테리얼지(Biomaterials) 8월 13일 자 온라인 판(논문명 : Selective elimination of human pluripotent stem cells by Anti-Dsg2 antibody-doxorubicin conjugates)에 실렸다.

이장욱 박사는 “이번 연구성과는 항체 기반 표적 제어기술을 줄기세포 치료 안전성 제고에 적용한 유의미한 결과”라며 “난치성, 퇴행성 질환에 효과적 세포치료제뿐 아니라 특정 조직 또는 장기로 분화시킬 수 있는 줄기세포 재생의료 연구에도 크게 이바지할 것으로 기대한다”고 말했다.

세종=정종오 기자 ikokid@inews24.com





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