줄기세포와 3D프린팅 기술로 심장근육 재생 성공

국내 연구진이 여러 종류의 줄기세포를 결합시켜 심근경색으로 망가진 심장근육을 되살리는 획기적인 방법을 개발했다.

가톨릭대 서울성모병원 줄기세포치료센터, 바이오벤처 티앤알바이오펩, 건국대 의대, 포스텍, 중국 홍콩시립대 공동연구팀은 기능이 다른 두 종류의 줄기세포를 활용해 심근경색으로 손상된 심장 기능을 회복시키는 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.

이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호(18일자)에 실렸다.

심장은 3개의 관상동맥에 의해 산소와 영양분을 받고 활동하는데 3개 중 하나라도 혈전이나 혈관의 빠른 수축 등에 의해 급성으로 막혀 심장의 전체나 일부에 산소와 영양 공급이 급격하게 줄어 심장 근육의 조직이나 세포가 죽는 증상이 심근경색이라고 한다.

특히 심근경색이 발생하면서 나타난 심장근육과 혈관이 손상되면 자체적 재생이 불가능하기 때문에 심장 이식을 받거나 인공 심장이라는 인공펌프를 이식한다. 보다 근본적 치료를 위해 줄기세포를 이식해 손상된 심장을 재생하려는 연구들이 많았지만 이식 후 줄기세포가 생존하지 못하는 경우가 대부분이었다. 연구팀은 심장을 재생시킬 수 있는 유도만능줄기세포와 이 줄기세포가 주변조직에 붙어 계속 생존할 수 있도록 돕는 중간엽줄기세포를 결합시키는 전략을 활용했다. 중간엽줄기세포에서 세포를 보호하고 성장시키는 요소가 계속 분비되면서 유도만능줄기세포가 심장조직에 붙어 재생을 촉진시킬 수 있도록 하는 것이다.

연구팀은 돼지 심장에서 얻은 세포외기질과 인간중기엽줄기세포를 이용해 3D프린팅으로 심장패치를 제작하고 인간유도만능줄기세포를 이용해 심근세포를 생산했다. 생쥐에게 심근경색을 유발시키고 심장패치는 심장조직 외벽, 심근세포는 심장내벽에 각각 이식했다.

8주가 지난 뒤 생쥐의 심장 기능이 크게 향상되고 손상된 근육과 혈관 대부분이 재생되는 것이 확인됐다.

연구팀 관계자는 “이번 연구는 특성과 기능이 다른 두 가지 줄기세포를 각각 다른 방법으로 심장에 이식하는 창의적이고 혁신적인 방법을 제시한 것으로 줄기세포를 기반으로 하는 심장재생 치료법의 새로운 패러다임을 보였다는데 의미가 크다”라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr