전흥재 교수팀, 성체줄기세포로 간 조직 재생 ‘성공’

▲전흥재 교수

가톨릭대학교 의과대학 세포․조직공학연구소장 전흥재 교수팀이 간세포의 생존 및 증식을 주관하는 세포외기질을 모사한 지지체를 개발해 성체줄기세포로 간(肝) 조직을 재생하는데 성공했다.

체외에서 간세포 배양에 성공한 적이 있지만 성체줄기세포 유래 간세포 간의 결합으로 간조직의 최소 단위인 다세포집합체 배양을 성공한 것은 국내 첫 사례다.

간 세포가 모여 간 조직을 이루고, 이 조직들이 모여 생체기관인 ‘간’을 형성한다. 따라서 세포가 조직으로써 최소한의 기능을 지니기 위해서는 세포와 세포간의 점착을 통한 구조체가 필수다.

또한 간 세포는 체외에서 배양이 무척 까다로운데, 정흥재 교수팀은 마치 생체와 같은 환경에서 세포 간의 결합이 가능하도록 세포외기질을 개발했다.

연구팀은 간조직 재생을 위해 간세포 표면의 물질과 반응하는 천연물인 갈락토오즈를 생분해성 합성고분자(PLGA)에 도입해 생체 내 환경과 유사한 생체모방 세포외기질을 개발했다.

이어 골수에서 유래된 성체줄기세포에서 분화된 간세포 '유사세포(Hepatocyte-like cell)'를 이식한 후 변화를 관찰했다.

그 결과 갈락토오즈가 도입된 세포외기질에 이식된 간세포 유사세포는 세포집합체의 단계를 거쳐 '간 세포 원주체(Hepatocytes spheroid)'를 형성하는 것을 확인했다.

또한 형성된 원주체 내 세포와 기질 간 접착에 따른 신호전달에 중요한 역할을 담당하는 pFAK, 세포와 세포가 붙어있을 수 있게 해주는 접착 단백질인 카데린(E-Cadherin), 세포와 세포간 결합 시 생성되는 주요 단백질인 '코넥신(connexin) 32' 등의 인자들이 강하게 발현됨을 확인했다. 즉 간세포가 조직으로 발전해 자라는 것을 확인한 것이다.

전흥재 교수는 “간은 재생 능력이 가장 우수한 장기지만 한번 손상된 간이 본래의 정상적인 기능을 보여주는 것은 매우 어렵다”면서 “최근 세포치료를 통해 회복이 어려운 간 치료의 한계를 극복하기 위한 다양한 시도가 진행되고 있지만 생착률이 낮아 근본적인 치료에는 한계가 있다”고 말했다.

이어 “이번 연구는 생물체의 최소단위인 세포차원이 아니라 장기의 근본 단위인 조직의 기능 수행 차원의 치료 제제 개발을 확인한 것에 의미가 있다”며 “줄기세포를 이용한 조직공학제제로서의 가능성을 본 것으로 향후 임상치료에 획기적인 변화를 가져올 수 있는 21세기 재생의학의 핵심기술이 될 것이다”고 밝혔다.

한편 이번 연구결과는 조직재생의학 분야에서 최고의 학술지인 ‘Journal of Tissue Engineering & Regenerative Medicine’(Impact factor : 5.199) 9월호에 게재됐으며 임상연구 논문의 최신의학 정보를 소개해 주는 'World Biomedical Frontiers' 웹사이트 10월호 줄기세포 분야에 선정됐다.