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지방 줄기세포로 손상된 말초신경 조직 재생 가능 - 독일 아헨대학 팀 루흘 박사, 지방 줄기세포 치료법 제시
  • 기사등록 2021-02-23 14:44:24
  • 수정 2021-03-11 14:55:34
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사람의 감각과 운동을 담당하는 말초신경은 외상이나 암 치료, 선천성 기형 등의 원인으로 손상을 당하거나 결손이 된다. 이런 경우 환자는 신체 감각과 운동 기능 부전으로 고통을 받는다.


이러한 말초신경 손상·결손에 대한 기존 치료법은 신체의 다른 부위로부터 말초신경을 떼어내 손상된 부위에 이식하는 방법이다. 하지만 이 경우 이식된 부위의 말초신경은 회복되더라도 떼어낸 부위의 말초신경은 기능이 반드시 손상돼 새로운 치료법 개발이 필요하다.

독일의 RWTH 아헨 대학의 성형외과 팀 루흘(Tim Ruhl) 박사가 교신저자로 참여, 올 2021년 과학 전문지 ‘저널 오브 뉴로사이언스 리서치’에 발표된 종설(review) 논문을 요약 소개한다. 논문에 따르면 지방유래 줄기세포가 다양한 연결관(nerve conduits)을 통해 신경재생을 촉진하는데 활용되어 왔고 향후에 말초신경 재생 치료를 위한 유망한 방법임을 제시하고 있다. (편집자 주)


* 슈반세포 : 말초신경아교세포의 하나로 말초신경(peripheral nerve)의 축삭을 둘러싸고 있다. 말초신경계(PNS)에서 수초(myelin)를 형성하는 세포이며 무수 축삭(unmyelinated axon)도 둘러싸고 있다.


말초신경 손상 시 슈반세포(Schwann cells, SCs, 신경섬유초세포)는 여러 단계의 신경재생 과정에 있어 결정적인 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 슈반세포는 수초(myelin)의 융해와 탐식, 신경 촉진 인자의 분비, 그리고 사이토카인들을 분비하고 세포 잔존물을 탐식 제거하는 세포를 동원한다. 특히 월러변성(Wallerian degeneration)시에는 신경 촉진 인자(NGF, BDNF, Nt3, CNTF, GCNF, VEGF 등)을 분비하는 중요한 역할을 한다.


슈반세포만을 이식하는 경우에도 이러한 물질의 분비하여 축색돌기의 확장과 신경생장원추(nerve growth cone) 재생 증식을 촉진하는 것을 알 수 있다. 그러나 신경 손상 크기가 클수록 재생 결과는 낮은 질을 보인다.


일반적으로 신경 손상의 손실의 정도가 1 cm 이상이면 적절한 조직 재생이 일어나지 않고, 수술적 신경간극재건술(surgical nerve gap reconstruction)이 필요하다. 랫트에서 1.4 cm 좌골신경 결손에 슈반세포와 세포제거 된(신경조직을 처리하여 세포를 제거하고 기질만 남긴 것으로 스케폴드와 같은 개념임. 이곳에 줄기세포 등을 심어서 새로운 신경조직을 재생) 신경이식에서도 신경재생을 위한 슈반세포의 기능이 확인되고 있다.


말초신경 손상에 대한 기존 치료의 대안으로 세포 이식을 기반으로 한 몇 가지 자가 세포치료법이 개발되어 왔는데 그중 하나가 지방 줄기세포를 이용법이다. 지방 줄기세포는 NGF, BDNF, Nt-3, CNTF, GCNF, artemin 등과 같은 신경 촉진 특성을 지닌 인자를 분비하며 슈반세포의 신경재생 기능과 유사함을 알 수 있다.


또한 지방 줄기세포는 슈반세포양 세포(Schwann cell-like cells)로 분화된다. 슈반세포양 세포는 몸속의 슈반세포와 같은 성상을 보이며, 말초에서 신경 재생을 촉진한다. 체내에서 지방 줄기세포의 슈반세포양 세포로의 분화가 어떻게 얼마 동안 지속될지 등에 대해서는 아직 불확실하다. 지방 줄기세포가 히드로겔(hydrogel) 또는 실크 피버(silk fiber) 등 스케폴드를 통해서 신경재생에 활용되는 것으로 보여진다.


몇 가지 서로 다른 소재의 신경 활착 연결관이 만들어졌고, 이를 활용했을 때 체내에서 신경재생에 대한 결과는 다양하게 나타난다. 비록 모든 스케폴드에서 신경재생을 보이지는 않았지만 지방줄기세포를 포함한 스케폴드는 말초신경재생에 뛰어난 수단이며 대체 치료법이라 할 수 있다.


▲ ⓒ 손상된 말초신경에 세포로 충전된 연결기(nerve conduit seeded with cells)의 활용에 대한 모식도(J Neurosci Res 2021 Feb;99(2):555)


* 결론: 말초신경 치유로서 자가 신경 이식(ANT)은 공여 신경의 희생 및 신경 불일치 등 어려움이 있다. 지난 몇 년간 세포치료법으로 신경재생을 유도하는 방법은 큰 진전이 있었다. 말초신경 손상 후 신경재생을 위한 세포 치료에 있어 지방 줄기세포의 재생특성에 대해서는 잘 알려져 있다.


지방 줄기세포는 슈반세포양 세포를 포함한 다양한 세포로 분화할 수 있다. 지방 줄기세포뿐만 아니라 슈반세포양 세포는 여러 가지 신경 스케폴드와 결합해 체내에서 신경재생을 돕거나 촉진하는 것으로 여겨진다. 슈반세포양 세포는 체내의 슈반세포와 유사한 성상을 보이나 유지 지속성이나 안정성 측면은 체내 및 체외에서 아직 완벽하게 입증되지는 않았다. 슈반세포양 세포나 슈반세포의 활용보다는 지방 줄기세포를 이식(ASC-seeded conduits) 하는 것이 효과적인 것으로 보인다.


현재로서는 지방줄기세포의 말초신경 재생에 관련된 각각의 기전에 어떻게 작용하는 것은 더 많은 연구가 필요하다. 그렇지만 지방유래 줄기세포가 말초신경 재생 치료에 강력한 후보임은 분명하다.


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