심장은 고대부터 가장 중요한 장기로 여겨졌으며 우리 몸 구석구석으로 피를 공급하는 중요한 기관이다. 하지만 다른 장기와 달리 한번 손상되면 재생이 안되기 때문에 기존 약물과 시술은 한계가 있다.
국내 연구진이 피부에서 추출한 세포에 유전자 변형을 가해 심장으로 자랄 수 있는 심근세포를 대량으로 만들 수 있는 방법을 개발했다. 재생 불가능한 심장근육이 망가져 생긴 심근경색과 심부전 등 심장질환 치료의 새로운 가능성을 열었다.
서울대병원 순환기내과 김효수 교수팀은 동물실험을 통해 ‘역분화 만능줄기세포(iPS)’로부터 심근세포를 순수 분리해 다량으로 얻을 수 있는 방법을 찾았다고 4일 밝혔다.
iPS는 사람의 피부세포에 유전자 변형을 가해 ‘배아 줄기세포’(인체 모든 장기와 조직으로 분화 가능)와 비슷한 분화 특성을 지닌 줄기세포를 뽑아내는 방식으로 만들어낸다.
일본 교토대 야마나카 신야 교수가 처음 개발해, 2012년 노벨생리의학상을 수상한 바 있다.
배아 줄기세포처럼 수정란이나 난자를 사용하지 않아 윤리 문제에서 자유로우면서도 분화능력은 배아 줄기세포와 비슷한 수준이어서 전세계적으로 연구가 활발하다.
연구팀이 주목한 것은 심장근육 줄기세포에서만 발현하는 표지자였다. 연구팀은 iPS에서 심근세포로 분화시키는 최적의 세포 실험조건을 만들었다.
이 분화 과정에서 특수 방법(마이크로어레 분석법)을 통해 분화에 따라 증가하는 유전자들을 탐색한 결과 ‘라트로필린-2’라는 세포 표면 표지자가 발견된 것이다.
라트로필린-2는 특이하게 심근 줄기세포 단계에서 발현된다. 이 유전자를 결손시킨 쥐를 만들어 본 결과, 심장 기형이 초래돼 자궁 안에서 사망했다.
iPS에서 심근줄기세포를 분화 시키는 과정에서 라트로필린2 양성세포만을 분리해 증폭시키면, 100% 순수한 심근세포를 대량 얻을 수 있는 것이 확인됐다.
김효수 교수는 “라트로필린2 단백질을 이용하면 심근세포로 분화하는 방법을 획기적으로 향상시켜 심근세포 대량 증식이 가능하다”며 “실용화 가치가 높아 심근 재생치료 분야에서 세포-유전자 치료법의 새 지평을 열 것”이라고 연구 의의를 밝혔다.
라트로필린-2의 유전자 서열이 쥐와 인간 사이에 매우 유사하다. 연구팀은 쥐에서 뿐 아니라 사람 심근세포에서도 동일한 메커니즘이 적용됨을 증명하고 추가 연구를 준비 중이다. 연구 결과가 진료 현장에 적용되면 심근경색과 심부전 환자에게 손상된 심근의 기능을 회복할 수 있는 효과적인 치료법이 될 것으로 전망됐다.
이번 연구결과는 국제학술지 ‘순환기(Circulation)‘ 최근호에 ‘주목할 만한 논문(Featured article)’으로 발표됐다.
민태원 의학전문기자 twmin@kmib.co.kr
GoodNews paper ⓒ 국민일보(www.kmib.co.kr), 무단전재, 수집, 재배포 및 AI학습 이용 금지
