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동종 지방줄기세포 이용, 개 골관절염 83% 개선 - 장기간 추적 통한 통증, 파행 완화 및 안전성 연구
  • 기사등록 2021-09-12 09:00:01
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[특별기고 – 이병천 서울대 수의과대학 교수]


사람과 개에서 관절염은 나이가 들수록 많이 발생하며, 삶의 질을 저하시키는 중요한 질병 중의 하나이다. 개에서 다른 개 유래의 동종 지방줄기세포를 관절강내에 투여하여 장기간(4~5년) 그 효과와 안전성을 연구한 논문이 있어 소개한다. Frontiers in Veterinary Science에 발표된 논문 제목은 “A Regenerative Approach to Canine Osteoarthritis Using Allogeneic, Adipose-Derived Mesenchymal Stem Cells. Safety Results of a Long-Term Follow-Up(Front. Vet. Sci., 13 August 2020)”이다. 영국과 헝가리 연구진이 참여했으며, 관절염 환자의 관절내로 줄기세포를 투여했을 때 관절염으로 인한 만성 통증과 파행이 개선되었으며, 지방줄기세포 투여와 다른 질병의 발생과는 관련이 없다는 연구결과를 보고했다.


중간엽 줄기세포(MSC)는 개의 골관절염(OA) 치료에 효과적인 세포치료법으로 대두되고 있다. 이 논문에서는 관절염으로 고통 받는 개에 동종 지방줄기세포를 이식하여 운동 개선에 장기적으로 유익한 효과가 있을 지와 지방줄기세포 처치에 따른 안전성을 평가하는 것에 초점을 두었다. 지방줄기세포의 분리는 중성화 수술과정에서 떼어내는 지방조직에서 채취했다. 즉, 7개월에서 3년 사이의 암컷의 중성화 수술과정에서 필요 없는 지방조직에서 줄기세포를 분리하여 OA 치료에 사용했다. 지방줄기세포는 분리 후 2번 증식배양 시킨 2계대의 것이었으며, 치료를 위해서는 두 마리에서 얻은 것을 섞어서 3일간 배양 후 0.5% sodium hyaluronate와 함께 준비했다. 지방줄기세포 1,200만 셀을 주입했고, 환자의 관절에 최종 주입량은 1ml 이었다. 

골관절염을 앓고 있는 58두의 개, 앞 무릎(42), 고관절(5), 뒷 무릎(8), 발목(2) 및 비절(1)을 대상으로 치료 연구를 진행했다.  지방줄기세포 이식의 효과는 주인의 주관적인 관찰을 기반으로 4~5 년의 추적 기간에 파행 정도에 따라 평가했다. 

결과적으로 골관절염 환자의 83%가 파행이 개선되거나 개선된 채 있는 것으로 나타났다. 임상적 안전성성의 평가는 지방줄기세포 세포 치료 후 종양 또는 기타 질병 및 기타 부작용(예: 국소 염증) 등을 동시에 관찰하였다. 치료를 받은 두 마리에서 주사 부위에 국소염증이 1주일 정도 있었으며, 다른 환자에서는 치료 후 특이 이상반응은 발견되지 않았다. 연구 기간 동안 16마리의 개가 사망했으며, 4마리는 암으로, 12마리는 다른 질병으로 사망하였으나 이는 치료를 받은 나이와 또래의 개들의 질병이나 수명과 비교하였을 때 줄기세포 투여로 인한 사망은 아니었다. 

종합하면 본 연구는 관절염으로 고통 받는 개에 지방줄기세포를 이식하면 파행을 줄이는 데 장기적으로 유익한 효과가 있음을 다시 한 번 확인하였다. 또한 줄기세포를 이식한 환자에서 특정한 원인으로 사망하는 것은 관찰되지 않아 안전성에도 문제가 없음을 알 수 있었다. 이는 기존의 문헌과도 일치하는 것이었다. 이 연구 결과는 지방줄기세포 치료가 개의 OA에 대한 효과적이고 장기간 부작용 없이 안전한 치료법이 될 수 있음을 제안한다. 
 

MSC 골관절염에 대한 안전하고 장기적인 재생 치료
일반적으로 관절 연골의 정상성이 망가지는 골관절염(OA)은 개와 인간 모두에서 가장 흔한 퇴행성 질환 중 하나이다. 연골 기질의 낮은 자가재생 능력으로 인해 이 질병은 되돌릴 수 없어 영향을 받는 동물의 삶의 질이 점차 저하 되게 된다. 영국에서만 매년 20만 건의 새로운 골관절염이 개에서 진단되며 외인적(상해, 비만, 연령) 및 유전적 요인이 모두 영향을 미친다. 

현재 치료 방법은 증상에 따라 비스테로이드성 소염진통제를 정기적으로 투여하거나 히알루론산을 반복적으로 주사하는 것이다. 더 심한 경우에는 관절 고정술 또는 절제 관절성형술과 같은 외과적 방법도 사용된다. 그러나 수술적 방법은 감염, 불안정성 또는 삽입물 주위 골절과 같은 합병증의 위험을 수반할 수 있는 침습적 방법이며, 고가의 비용이 수반된다. 이러한 관점에서 볼 때 골관절염에 대한 안전하고 장기적인 재생 치료법의 개발이 매우 필요하다.


우수한 조직 재생효과 입증
MSC는 많은 문헌을 통해 다양한 질병에서 조직재생 효과가 입증된 우수한 세포치료제 후보이다. 관절강 내에 직접 MSC를 투여하면 연골 변성으로 인한 만성 통증을 줄이고 하이알린 연골형성을 유도하여, 개의 삶의 질을 크게 향상시킬 수 있다는 연구가 최근에 많이 발표되고 있다. MSC는 모든 조직에 존재하지만 지방 조직은 채취가 용이하고, 세포수가 많기 때문에 치료용 MSC의 주요 공급원이다.

MSC는 연골 세포로 분화할 수 있는 것 외에도 생리 활성 분자를 생성하는데, 그 중 일부는 연골 보호 활성을 갖고 다른 일부는 면역 억제 및 항염증 작용 등 유익한 효과가 있으며, 환자에게 안전하게 주입할 수 있다. 그러나 염증상태가 존재할 경우 MSC의 분화가 억제되기 때문에 치료하려는 환자의 관절 미세 환경의 면역학적 상태도 중요하다.

이전에 발표된 논문에서 히알루론산과 함께 동종 지방 유래 줄기세포를 관절강에 주입시 OA로 고통 받는 개에서 1년 동안 지속되던 파행의 임상 징후가 상당한 개선되었음을 보고된 바 있다. 이 논문에서도 4년 이상의 장기간 관찰하고 있다. 연구자들은 이 연구가 장기간 조사를 발표한 첫 번째 논문이라고 하며, 지방줄기세포가 파행을 줄이고 동물의 삶의 질을 향상시키는 데 효과적이며 국소 지방줄기세포 이식이 다른 질병이나 악성 종양의 증가와 관련이 없을 것이라는 가설을 제시했다.
 

사진=픽사베이


장기간 모니터링, 운동 개선 효과도 뚜렷
본 연구의 목적은 지방줄기세포의 국소 관절 내 이식이 파행에 장기적으로 유익한 영향을 미치므로 이식된 동물의 삶의 질을 향상시키는지 여부와 그것이 심각한 부작용을 일으키거나 다른 질병 발생과 관련이 있는지 여부를 조사하는 것이었다. 

논문에서는 지방줄기세포 이식이 운동의 개선을 가져온다는 것을 보여준다. 현재 연구에서 줄기세포 처치한 동물의 60%는 골든리트리버(9), 래브라도리트리버(16) 및 저먼셰퍼드(8)의 3가지 품종에 속했다. 이 대형견은 일반적으로 OA의 위험이 높은 것으로 인식되고 있다. 동물의 성별은 OA의 발생 또는 지방줄기세포 주사 후 발생하는 사망과 무관했다. 여기에 제시된 결과는 OA에서 지방줄기세포 이식의 유익하다는 다른 논문들과도 일치하는 결과 였다. 장기간 모니터링에 포함된 대부분의 개는 앞무릎 골관절염으로 고통 받았고(58마리 중 42마리) 그 중 40마리가 앞무릎 이형성증(dysplasia)으로 진단되었으므로 앞무릎 이형성이 앞무릎 골관절염의 주요 원인으로 볼 수 있었다. 동물의 84%는 주인의 주관적인 평가에 의해 개선된 상태(파행 없음/약물 투여 없음 또는 산발적 파행 및/또는 습한 날씨 또는 심한 활동 시 약물 투여)를 유지했다.

앞무릎 이외의 관절(무릎, 고관절, 발목, 비절)의 골관절염 사례도 평가했다. 개의 84%는 4~5년의 추적 관찰 후에도 개선된 상태를 유지했다.
 

악성 종양과 관련 없고 부작용 나타나지 않아
MSC의 관절내 치료는 악성 종양이나 기타 질병의 증가와 관련이 없는 것으로 보이며, MSC 주입으로 인한 다른 부작용도 나타나지 않았다. 이러한 결과는 MSC가 종양 형성 세포 유형이 아니라는 것을 뒷받침하는 논문과도 일치하였다. 관절에 국소 주사하면 MSC가 손상된 연골에 부착된다는 결과도 발표되었으며, 관절내로 치료된 세포가 관절 외부로 이동했다는 증거는 보고되지 않았다. 

이 연구는 적은 수의 환자를 대상으로 했음에도 불구하고 처치받은 환자에게서 발생한 질병은 미국의 대규모 질병 유병률 통계(5.3%)와 비슷하므로 암 유병률과 지방줄기세포 투여 사이의 연관성은 없는 것으로 보인다. 다른 연구에서는 장기간 개에서 질병 유병률 보고를 볼 때 줄기세포를 치료받은 이 논문의 개들에서 사망률은 오히려 높지 않았다. 특히, 본 연구에 포함된 환자는 노령견으로 구성되어 있어 일반적 개체군보다 종양으로 인한 사망이 많을 것으로 예상했었다. 

그러나 본 연구에서 종양으로 인해 사망한 개의 평균 연령은 12.2세인 반면 골든리트리버와 관련된 미국의 이전 보고서에서는 9.83세(25세)로 이 논문보다 더 어린 나이였다. 즉, 줄기세포 투여가 종양발생을 높였다고 볼 수 없었다.

이제까지 개에서 MSC 처치에 의한 장기간 안전성 모니터링 결과는 많지 않지만 골관절염뿐만 아니라 심근재생 및 자가면역 질환 등에서 동종 MSC의 사용에 대한 확실한 안전성 연구결과가 계속해서 발표되고 있는 추세이다. 결론적으로 이번 연구 결과는 이제까지의 많은 논문들에서 발표 결과와 일치하며, 다양한 질병에서 동종 지방줄기세포의 사용 잠재력을 강조하고자 한다고 저자는 주장한다.
 

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