차의과학대학교 차병원 줄기세포연구소 송지환 교수팀은 '환자유래 유도만능줄기세포(iPSC)'를 이용해 헌팅톤병 동물모델을 대상으로 한 이식연구에서 큰 치료효과를 확인했다고 5월30일 밝혔다.
이번 연구는 미국의 하버드의대, 예일대 및 스웨덴 룬드 대학 팀과 공동으로 진행됐으며 세계적인 줄기세포 학술지인 스템셀지의 온라인판에 5월24일 게재됐다.
헌팅톤병의 경우 현재 전 세계적으로 치료제가 전무한 상황이라 이번 연구를 바탕으로 상용화될 경우 세계 최초의 헌팅톤병 치료제가 될 전망이다.
헌팅톤병은 부모로부터 유전되는 퇴행성 신경질환으로 염색체 4번에 위치한 헌팅틴(huntingtin) 유전자의 CAG 서열이 과도하게 반복되어 그 결과 헌팅틴 단백질이 비정상적으로 응집되어 발생하는 질환이다.
흔히 무도병 (몸이 자신의 의지와는 관계없이 흐느적거리듯 움직이는 증상)과 우울증, 치매 등을 동반하는 대표적인 퇴행성 신경질환으로 보통 35세에서 44세사이에 시작되며 발병 후 15~20년내에 사망에 이른다. 10만명당 5~10명 정도의 빈도로 발병률이 높은 것으로 추정되며 현재 치료제는 전무하다.
이번 연구에서 연구팀은 헌팅톤병에 걸린 20세 여성의 피부조직으로부터 리프로그래밍(reprogramming) 과정을 통해 유도만능줄기세포를 제작했으며 이로부터 헌팅톤병 세포치료에 필요한 억제성 신경전달물질인 GABA를 생성하는 신경세포로 분화시키는데 성공했다.
또한 이 세포를 인위적으로 헌팅톤병을 일으킨 동물모델에 이식했을 때 현저하게 기능이 호전되는 양상을 관찰했다.
이번 연구는 유도만능줄기세포를 신경세포로 분화시켜 이를 헌팅톤병 동물모델에 적용시킨 최초의 사례로 향후 헌팅톤병 환자를 대상으로 한 임상적용을 위한 중요한 단서를 제공해줄 수 있을 것으로 기대되고 있다.
유도만능줄기세포는 환자자신의 체세포로부터 직접 만든 것이기 때문에 이식시 면역거부반응을 피할 수 있는 것이 큰 장점으로 꼽힌다.
하지만 유도만능줄기세포를 만드는 과정에서 바이러스 등을 사용하는 관계로 안전성 문제가 많이 제기됐지만 최근에는 이런 문제점들을 극복한 개선된 방법들이 개발 돼 임상적용가능성을 더욱 높여주고 있다.
차병원 줄기세포연구소 송지환 교수는 “하지만 헌팅톤병의 경우 본질적으로 유전적인 결함을 갖고 있으므로 이로부터 유래한 유도만능줄기세포를 직접 세포이식에 사용하는 것은 안전성문제를 야기할 소지가 높을 수 있다”며 "따라서 현재 유전자조작방법을 통해 잘못된 유전자를 교정시킨 후 이를 세포치료에 이용하는 방법을 개발 중에 있다”고 밝혔다.
송지환 교수 연구팀은 또한 헌팅톤병의 발병기전 및 치료제 개발과 관련된 중요한 단서를 발견했다.
흥미롭게도 헌팅톤병 유래 유도만능줄기세포는 이식 후 12주 동안은 생체내에서 별 다른 변화가 나타나지 않았지만 33주 이후부터는 헌팅톤병의 지표인 단백질 응집이 발견됐다.
또한 정상적인 세포배양 또는 분화과정에서는 검출되지 않았던 단백질 응집이 프로테아좀 저해제(proteasome inhibitor)를 처리했을 때 정상세포에 비해 아주 민감하게 형성됨을 관찰했다고 밝혔다.
프로테아좀은 세포내에서 불필요한 단백질을 처리하는 곳으로 만일 이의 작용이 방해 받을 경우 병이 유발된다. 따라서 이상의 연구결과는 헌팅톤병을 포함하여 다양한 퇴행성 신경질환의 발병기전 및 치료제 개발을 위해 큰 도움을 줄 것으로 예상된다.
한편 차병원줄기세포연구소는 이번 건에 대해 '헌팅턴병 환자에서 유래한 유도만능줄기세포를 이용해 헌팅턴병 치료제를 스크리닝하는 방법'으로 특허출원을 완료했다.
