줄기세포 유래 미세입자 활용한 신약 개발 가능성 널리 알려
신장 손상에 따른 기능 저하로 발생한 신생빈혈은 환자의 삶의 질을 크게 떨어뜨림은 물론 심혈관계 합병증을 유발해 사망률을 높이는 위험인자가 된다.
국내 연구팀이 마우스를 이용한 동물실험을 통해 신성빈혈을 효과적으로 개선시킬 수 있는 새로운 치료제 개발의 실마리를 제시했다.
연세대학교 강남세브란스병원 신장내과 박형천·최훈영 교수팀은 만성신부전증에서 자주 발생하는 신성빈혈에 ‘에리스로포이에틴 발현 신장 줄기세포 및 신장 줄기세포 유래 미세입자’ 치료가 결정적으로 기여한다는 사실을 확인했다고 7월 14일 밝혔다.
특히 신장 줄기세포로부터 유래된 미세입자의 역할에 관한 연구는 지금까지 국내에서 시행되지 않았기에 더 큰 의미를 갖는다.
연구팀은 1990년대 이후 유전자 재조합 기술로 합성된 에리스로포이에틴을 주사제로 투여해 치료하는 방법의 문제점을 극복하자는 목표를 세우고 연구에 돌입했다.
신장기능에 장애가 발생하면 에리스로포이에틴 부족 현상이 오며 이는 적혈구 결핍으로 이어져 신성빈혈을 초래한다. 유전자 재조합 에리스로포이에틴 주사제는 신성빈혈의 보편적 치료로 주목받았다. 하지만 부족한 에리스로포이에틴을 간헐적으로 공급해 줄 뿐이며 천문학적인 의료비 증가를 불러와 경제적 부담을 안겨줬다. 특히 농도를 높일 경우 고혈압을 일으키거나 혈액투석 환자의 혈관 폐색을 가져오고, 암 질환을 악화시키는 등 다양한 부작용이 나타났다.
연구팀은 선행 연구로 밝혀냈던 ‘신장 유래 줄기세포주에서 에리스로포이에틴이 발현되며 신장 유래 줄기세포주에서 미세입자를 추출해 신장병 동물 모델에 투여하면 신장 손상 개선 효과가 있다’는 사실을 기반으로 동물(마우스) 연구에 돌입했다.
연구팀은 신부전에 의한 신성빈혈이 발생하도록 마우스를 조작한 후, 유전자 조작에 의해 에리스로포이에틴이 지속 발현되는 신장 줄기세포주를 개발했다. 이 에리스로포이에틴 발현 신장 줄기세포주와 신장 줄기세포 유래 미세입자를 조작된 마우스 복강에 투입했다.
연구팀은 실험 2주 후 에리스로포이에틴 발현 신장 줄기세포 및 신장 줄기세포 유래 미세입자를 투여받은 마우스 집단군에서 빈혈을 나타내는 헤모글로빈 수치가 대조군으로 지정된 마우스 집단과 비교할 때 현저하게 개선됐음을 확인했다.
에리스로포이에틴 발현 신장 줄기세포 투여군과 신장 줄기세포 유래 미세입자 투여군의 헤모글로빈 수치는 각각 11.7±0.2g/dL, 11.5±0.2g/dL로 어떠한 처치도 하지 않은 대조군의 수치 10.1±0.2g/dL와 비교할 때 빈혈 정도가 눈에 띄게 개선됐음을 보여줬다.(P<0.05)
이에 더해 연구팀은 신장기능을 나타내는 요소 질소와 혈청 크레아티닌 수치도 8주 동안 유의하게 호전됐음도 확인했다.
신장조직염색 결과에서도 에리스로포이에틴 발현 신장 줄기세포 투여군과 신장 줄기세포 유래 미세입자 투여군 모두 섬유성 병변과 염증 세포 침윤이 유의미하게 감소했음이 밝혀졌다.
박형천 교수는 “만성 신장 질환자 치료 분야에서 새로운 카드로 주목받는 신장 유래 중간엽 줄기세포 활용에 한 걸음 더 다가서게 만든 연구 결과”라며 “지금까지 국내에서는 시행된 바 없던 유전자조작 신장 줄기세포 유래 미세입자 효능에 대해 구체적 수치를 획득했다는 점은 연관 연구 발전에 큰 원동력이 될 것으로 보인다. 줄기세포 유래 미세입자를 활용한 새로운 신성 빈혈 치료제 개발 촉진의 신호탄으로 작용할 것”이라고 말했다.
과학기술정보통신부 산하 한국연구재단 연구비 지원으로 이뤄진 이 연구결과는 줄기세포 연구 분야 저명 국제학술지인 ‘Stem cell reviews and reports(IF 5.739)’ 최신호에 ‘Kidney Mesenchymal Stem Cell‐derived Extracellular Vesicles Engineered to Express Erythropoietin Improve Renal Anemia in Mice with Chronic Kidney Disease(만성신부전 동물 모델에서 에리스로포이에틴 발현 신장줄기세포 유래 미세입자의 신성빈혈 치료 효과)’라는 제목으로 게재됐다.
한편 신성빈혈(腎性貧血)이란 신장 기능 장애로 에리스로포이에틴이 결핍돼 적혈구의 분화와 증식이 잘 이뤄지지 않음으로써 발생하는 빈혈을 말한다.
