몸체를 지탱하는 척추뼈 안 신경조직인 ‘척수’는 한번 손상을 입으면 회복하기 힘들다.
그런데 환자 자신의 피부세포에서 얻은 운동신경 세포로 척수 손상을 치료하는 연구결과가 나왔다.
교통사고나 산업재해로 인한 척수 손상 뿐 아니라 운동신경 세포가 파괴되는 ‘루게릭병’ 같은 질환 치료에도 적용될 수 있을 것으로 보인다.

울산과학기술원(UNIST) 생명과학부 김정범 교수팀은 피부세포에 유전 인자 2종을 주입해 척수를 구성하는 운동신경 세포를 제작하는데 성공했다고 29일 밝혔다. 동물실험에서 제작된 운동신경세포의 손상 재생 능력을 확인했다.

해당연구결과는 유럽분자세포생물학회 학술지(eLIFE)에 게재됐다.

척수는 뇌의 신호를 사지로 전달하거나 역으로 신체에서 느낀 감각을 뇌로 전달하는 신호수 역할을 한다. 척수가 손상되면 운동 기능이나 감각을 잃어 심각한 후유증을 얻는다.
이런 척수손상을 치료하기 위한 약물 치료와 수술이 있으나 그 효과가 작고 심각한 부작용이 있다.
줄기세포를 이용해 손상된 조직을 재생시키는 ‘세포 치료제’가 주목받는 이유다. 특히 척수를 구성하는 세포 중 운동 기능 조절에 중요한 역할을 하는 운동신경세포는 척수 손상을 치료할 수 있는 유력한 세포 치료제 후보이다.

하지만 운동신경세포를 배아줄기세포 및 유도만능줄기세포(iPS)에서 얻으면 암 발생 가능성이 있어 환자에게 직접 적용하기 힘들었다.

이런 문제를 해결하기 위해 연구팀은 원하는 목적 세포를 피부세포에서 바로 얻는 ‘직접교차분화’ 기법을 이용해 운동신경세포를 제작했다.

직접교차분화는 다 자란 성체세포를 다른 조직의 세포로, 세포의 운명을 전환시켜 직접 분화하는 방식이다. 배아줄기세포나 iPS처럼 모든 세포가 될 수 있는 시기(만능세포)를 거치지 않아서 발암 가능성을 줄일 수 있다.

연구팀은 환자의 피부세포에 두 종류의 유전자를 직접 주입해 세포가 암세포로도 바뀔 가능성이 있는 만성세포 단계를 거치지 않고 ‘자가 운동세포’를 만든 것이다. 이를 통해 기존 줄기세포의 문제점인 면역거부반응과 암 발생 가능성을 모두 해결했다.
김정범 교수와 이현아 연구원

제 1저자인 이현아 생명과학과 석박사통합과정 연구원은 “환자 피부세포에 줄기세포의 성질을 부여하는 유전자인 ‘OCT4'와 운동신경세포 성질을 부여하는 유전자 ‘LHX3’를 단계적으로 주입해 운동신경 세포 기능을 갖는 세포를 성공적으로 만들었다”고 말했다.

개발된 운동신경세포 제작법은 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다. 환자 임상 치료를 위해서는 충분한 양의 세포가 필요한데, 기존의 직접분화기법은 얻을 수 있는 세포 수가 제한적이었다.
반면 연구팀이 개발한 방법은 ‘세포 자가증식’이 가능해 중간 세포단계를 거치기 때문에 대량생산이 가능하다. 제작된 세포를 척수 손상 실험쥐에 주입한 후 상실된 운동기능이 회복되는 것과 척수조직 내에서 신경이 재생되는 것을 확인했다.

김 교수는 “제작된 운동신경세포를 척수 손상을 보호하고 세포가 잘 생착될 수 있도록 돕는 치료제인 ‘슈파인젤’과 결합할 경우 치료 효과를 극대화할 수 있을 것”이라고 말했다.

민태원 의학전문기자 twmin@kmib.co.kr
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