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혈관, 피부 재생 등 응용 분야 다양 - 6회 : 임상에서 줄기세포 치료 전망 - 인류 직면 질병 치료의 희망, 풀어야 할 숙제도
  • 기사등록 2021-09-02 09:35:18
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[특별기고 – 이병천 서울대 수의과대학 교수]


[차 례]

  • 1회 : 줄기세포의 특성
    - 당뇨병에서 줄기세포의 활용
  • 2회 : 면역조절, 자가면역질환에서의 적용
    - 코로나19로 인한 폐렴 치료 및 백신 개발
  • 3회 : 골(뼈) 형성, 관절연골 재생
    - 크론병 등 염증성 질병에 대한 효과
  • 4회 : 줄기세포 엑소좀 분비, 종양 조직 찾아가
    - 악성 암세포의 미세환경 조절에 기여
  • 5회 : 항 노화(anti-aging) 효과 
    - 심혈관 항상성 향상
  • 6회 : 임상에서 줄기세포 치료 전망
    - 줄기세포에 대한 다른 논쟁 및 숙제

* 본고에서 특별한 언급 없이 ‘줄기세포’ 또는 ‘MSC’라 함은 중간엽 줄기세포(mesenchimal stem cells, MSC)를 의미한다.



MSC는 치료 목적의 임상에서 점점 더 널리 사용되고 있다. 1~5회에서 언급한 외에도 다음과 같은 측면도 알려져 있다. 예를 들어, 미래에 상처 재생과 성형을 필요로 할 경우 정상 피부에 존재 하는 MSC는 상처 치유에 핵심적인 역할을 할 수 있다.

외부에서 주입된 MSC는 손상된 피부의 재생치유를 촉진할 수 있다. MSC 유래 esosomal microRNA는 새로운 유망한 치료 방법으로 암 치료, 유전자 치료, 약물 전달, 재생의학 및 기타 의생명과학 분야에 널리 응용될 수 있다.


혈관신생을 위한 MSC 활용
혈관의 형성은 우리 몸의 발달에 근본적이며, 혈관의 형성 조절이 낮아지면 심각한 질병으로 이어진다. MSC는 혈관신생 초기에는 내피세포의 증식과 후기에는 혈관의 성숙을 포함하는 일련의 과정에 관여한다. MSC는 우리 몸의 손상 부위에서 혈관생성 촉진 인자와 혈관내피 성장인자를 방출하여 혈관을 신생시켜 혈액 공급을 개선시킨다. 

중간엽줄기세포 이식을 통해 허혈성 심장병 치료에 큰 진전을 이루었다. 현재 MSC를 주입한 심근경색 치료의 기전은 줄기세포가 손상된 심근으로 이동하여 직접적으로 심근세포로 분화하여 메꾸는 것 보다는 사이토카인을 분비하여 치료를 돕는 것으로 본다(표 2). 

 

표 2. 진행 중인 중간엽줄기세포에 대한 주요 임상연구. 줄기세포 원천으로는 골수, 성체 마우스 췌도, 엑소솜등에 대해 시험하였다. 목적 질병으로는 당뇨병, 자가면역질병, 코로나-19, 암, 허혈성 질병, 항노화, 골관절염, 암치료-유전자 치료-약물전달, 조기폐경 및 장기이식에서 시도하였다. 이어서 각 처치에서 연구 현황을 표시하고 있으며, 참고문헌은 표 1.에서 설명한 바와 같다. (출처; Human Cell. 2021 Jul 16;1-16. doi: 10.1007/s13577-021-00578-0.)  


허혈성 질환이 완치가 어려운 주된 이유는 자발적인 혈관신생 자극 정도가 충분하지 않아 적절하게 혈관이 만들어지자 않아서 혈액 공급이 충분하지 못하기 때문이다. 줄기세포 치료법의 개발로 동맥경화와 뇌졸중 같은 혈액 공급이 부족한 질병 치료에도 희망을 가져왔다.


질병 치료 무한한 가능성 제시, 기전 연구 더 필요
MSC 적용에는 몇 가지 제한점이 있는데 종양이 있을 때 사용하는 것에는 다른 의견이 있다. MSC 유래 엑소좀은 줄기세포를 직접 주입하는 방법을 대체할 수 있는 무세포치료법으로 최근 각광을 받고 있다. 이러한 방법들은 향후 질병 치료에 대한 무한한 가능성을 제공할 것이다.

최근 재생의학의 등장으로 조기난소부전(조기폐경 POF) 치료를 위한 줄기세포 대한 연구가 증가하고 있다. 이제까지의 여러 연구에서 줄기세포가 조기난소부전 치료에 있어 임상적 치료 잠재력이 크지만, 관련 기전에 대한 연구는 더 필요하다고 알려져 있다.

장기이식시에 적절한 면역억제제의 사용은 해결해야할 큰 과제이다. 면역억제제를 복용하지 않고 자가 골수유래 줄기세포를 주입하면 면역관용이 유도될 수 있다는 연구결과도 있다. 이는 줄기세포가 장기이식에서 거부반응 문제를 해결할 수 있는 대안으로 제시할 수 있다. 줄기세포 처치는 향후 연구를 통해 장기 이식분야에 널리 사용될 것으로 판단된다.


임상 치료에서 MSC의 상반된 의견
MSC의 정의는 명확하지 않으며 일정한 분자 마커의 제시가 부족하여 실험실에 따라 서로 다른 마커를 사용할 수도 있다. 더욱이 MSC는 너무 많은 세포 유형을 포함하고 있고 아직 의학적 적용이 입증되지 않은 세포도 있어, ‘다능성 중간엽 기질 세포(multipotent mesenchymal stromal cells)’라고 부르자는 주장도 있다.

또한 줄기세포를 세포의 표면 단백질에 근거하여 분류하고 시험관에서 다른 유형의 세포로 변환할 수 있고, 몸속에서 손상 부위에 도달하는 능력 때문에 ‘의학적 신호 세포(medicinal signaling cells)’라고 부르자는 주장도 있다. 몇몇 MSC는 조직 공학 및 재생 의학분야에 유망한 도구이나 뼈 재생의 세포학적 출처에 대해서는 상반된 의견이 존재한다.

한편 대장암에서 방사선 치료는 암세포를 죽이는 데 도움이 될 수 있을 뿐만 아니라 골수유래 줄기세포의 종양 특이성을 강화함으로써 종양 미세 환경을 재구축할 수도 있다. 비방사선요법 조건에서 골수유래 줄기세포가 종양 진행에 미치는 영향도 여전히 논란의 여지가 있다. 골수유래 줄기세포는 면역세포 기능을 조절하여 면역 민감도를 감소시켜 종양 재발 위험을 증가시키고, 다른 한편으로는 항암 효과가 있는 다양한 시토카인을 분비할 수 있는 상반된 주장이 있는 것이 현실이다.


복잡하고 다양한 질병 극복 희망
향후 MSC에 대한 적용 전망은 좋다. 중간엽 줄기세포는 면역성이 없거나 낮으며, 조직적합성(MHC) 제약이 없다. 또한 숙주 면역내성을 유도하고, 이식거부반응을 줄일 수 있는 등 많은 이로운 특성이 있어 향후 조직공학, 조직 및 장기이식, 유전자치료, 면역치료 등에 다양한 분야에 적용할 수 있다. 

그리고 줄기세포는 향후 코로나-19에 대응하는 데에도 큰 역할을 할 전망이다. 이는 과학자들의 추가적 연구의 결과로 이어질 것이다. 줄기세포는 현재 인류가 직면하고 있는 해결해야 하는 복잡하고 다양한 질병을 극복하는데 중요한 역할을 할 수 있을 것이다. (6회 끝)
 

 

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