[메디칼업저버 송인하 기자] 국내 연구팀이 심근경색 부위 혈관과 심장근육을 재생시키는 바이오잉크 심장패치를 개발했다.

가톨릭대 서울성모병원 박훈준(순환기내과), 포스텍 장진아, 홍콩시립대 반기원 교수 국내외 공동 연구팀이 개발한 패치형 심근경색 치료제는 기능강화 엔지니어링 줄기세포를 이용해 심근경색 부위의 혈관과 심장근육을 재생시킨다.

심장재생 분야의 성체줄기세포 연구는 전 세계적으로 이뤄지고 있지만, 임상시험 결과 약 2~4%의 심구혈률 개선 효과를 보이고 있어 성체줄기세포를 이용한 치료법은 효과가 미흡한 실정이다. 이는 손상된 심장의 미세환경과 지속적으로 박동하는 특성 때문에 줄기세포의 잔존효과가 떨어져 본래의 재생기능을 발휘하지 못하기 때문이다. 

이런 줄기세포 치료의 한계를 극복하기 위해 공동 연구팀은 기능강화 엔지니어링 줄기세포를 이용해 성체줄기세포의 기능을 극대화시킬 수 있는 생체 내 자극(In vivo priming) 전략을 수립하고 심근경색 부위의 혈관과 심장근육을 재생시키는 패치형 심근경색 치료제를 개발하는데 성공했다.

이번 연구는 가톨릭중앙의료원 산하 가톨릭세포치료사업단의 골수유래 중간엽 줄기세포인 '가톨릭 마스터세포'와 에스엘바이젠이 개발한 '간세포성장인자(HGF) 발현 엔지니어링 줄기세포'를 이용해 진행됐다. 

3D 심장패치는 장진아 교수팀이 제공한 심장유래 세포외기질 바이오잉크에 총 1×10개(1:1)의 세포를 봉입해 제작했다. 

HGF 발현 엔지니어링 중간엽 줄기세포는 체내에서 장기 생존하면서 발생될 수 있는 안전성 문제를 차단하고 세포 분열과 분화를 조절 하고자 체내 이입 시 100cGy의 방사선을 조사해 최종 세포주를 제작했다.  

제작한 3D 심장패치는 심근경색 동물모델에 이식했다. 심기능 호전 여부를 확인한 결과, 골수유래 중간엽 줄기세포/HGF 발현 엔지니어링 중간엽 줄기세포의 혼합세포군은 심근경색 대조군 및 단독세포 패치군보다 좌심실의 심구혈률과 구획단축률이 향상됐다. 

또 심근경색 후 유발되는 섬유화가 감소하고 모세혈관 밀도가 증가해 재형성(adverse remodeling) 방지 효과도 나타났다. 

박훈준 교수는 "골수유래 중간엽 줄기세포와 HGF를 발현하는 엔지니어링 줄기세포를 혼합한 3D 심장패치는 임상 적용 가능성이 있는 새로운 복합세포 융합 플랫폼이다. 기존 줄기세포치료가 가진 한계를 극복한 점에서 의의가 크다"며 "기존의 치료법으로 완치가 불가능한 중증 허혈성 심질환 환자들에게 새로운 치료 기회가 열릴 것"이라고 강조했다.

한편 이번 연구 결과는 Science advances에 25일 게재됐다.