건국대 연구팀, 엑소좀 활용 말초신경 재생 기술 개발

[이데일리 김응열 기자] 건국대 연구팀이 줄기세포가 분비하는 엑소좀을 활용해 손상된 말초신경을 효과적으로 재생시키는 치료 기술을 개발했다.

(왼쪽부터)조쌍구 건국대 줄기세포재생공학과 교수, 장미숙 서울대 치의학대학원 교수. (사진=건국대)

건국대는 조쌍구 줄기세포재생공학과 교수 연구팀이 엑소좀을 이용해 말초신경을 재생하는 치료 기술을 개발했다고 2일 밝혔다. 이번 연구는 장미숙 서울대 치의학대학원 교수 연구팀과 함께 진행됐다.

엑소좀은 중간엽줄기세포가 분비하는 50~200nm 크기의 세포외소포로 차세대 치료제로 주목받고 있다. 연구팀은 줄기세포 엑소좀의 생산성과 치료 효능을 동시에 높여 말초신경병증 치료를 위한 무세포(cell-free) 재생의학 전략을 제시했다.

말초신경병증은 외상과 당뇨, 항암치료, 자가면역질환 등으로 말초신경이 손상돼 만성 통증과 감각·운동 기능 저하를 유발하는 질환이다. 현재 치료법은 진통제와 항경련제 등을 통한 증상 완화에 머물러 있어 손상된 신경을 근본적으로 회복시키는 치료제 개발이 중요한 과제로 꼽혀왔다.

엑소좀은 줄기세포가 가진 치료 인자를 전달하면서도 세포를 직접 이식하지 않아 면역원성이 낮고 조직 투과성이 우수한 장점이 있다. 하지만 기존의 2차원 배양 방식은 엑소좀 생산량이 적고 치료 효능의 편차가 커 상용화에 한계가 있었다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 와튼 젤리 유래 중간엽줄기세포를 혈관 내 전단응력을 모사한 3차원 동적배양 환경에서 배양하고 성장인자 ‘TGF-β3’로 자극하는 ‘기계화학적 프라이밍(mechanochemical priming)’ 기법을 적용했다. 이를 통해 기능이 강화된 재생성 엑소좀(MCR-EV)은 기존 방식보다 생산 수율은 약 5배, 순도는 약 3배 높게 확보하면서도 크기와 형태 등 본연의 특성은 그대로 유지했다.

연구팀은 MCR-EV에 신경 재생과 항염증, 세포 보호에 관여하는 다양한 마이크로RNA(miRNA)가 풍부하게 포함돼 있음을 확인했다. 탈수초화 척수 절편 배양 모델과 좌골신경 압박손상(CCI) 동물 모델을 이용한 실험에서는 기존 엑소좀보다 신경세포 사멸과 염증 반응을 더욱 효과적으로 억제하고 슈반세포 활성화와 재수초화, 축삭 재생을 촉진하는 것으로 나타났다. 손상으로 인한 근위축과 섬유화를 억제해 운동 기능과 통증 민감도도 함께 개선하는 효과를 확인했다.

조 교수는 “이번 연구 성과가 근본적 치료제가 부족한 말초신경병증 치료를 위한 새로운 재생의학 전략으로 이어지고 임상 중개연구와 사업화로도 이어질 수 있도록 지속적인 관심과 지원이 필요하다”고 말했다.