[메디칼업저버 김나현 기자] 한국연구재단의 지원으로 엑소좀 연구를 진행하고 있는 중앙대병원 유광호 교수(피부과)가 엑소좀의 정의와 특징, 장점 등을 소개했다.

엑소좀의 효율적인 활용을 위한 최우선 과제로는 안정적인 엑소좀의 대량 추출 및 생산을 꼽았다. 다음은 유 교수의 일문일답이다. 

-엑소좀(exosome)은 무엇인가?

세포 외 소포체(extracellular vesicle)중 하나인 엑소좀은 세포 외벽과 동일한 구성으로 된 나노 크기의 vesicle이다. 엑소좀은 약 30년 전에 발견됐고 처음에는 세포에서 노폐물을 제거하는 메커니즘으로 인식됐다.

다만 최근 10년간 연구에 따르면 생물학적으로 중요한 세포-세포 간의 커뮤니케이션 및 세포성 면역을 중재하는 기능적 역할을 수행하는 것으로 알려져 있다. 엑소좀 안에는 세포의 유전 물질 및 생체인자 단백질이 들어있고, 이러한 물질들이 인체 내에서 위와 같은 역할을 수행하기 때문이다.

-엑소좀이 최근 주목 받는 이유는? 

중배엽 줄기세포(mesenchymal stem cells, MSC)는 외부 환경 요인에 의해 다른 종류의 세포로 분화할 수 있는 분화능력(다중 분화능)을 가진 세포로 항염증, 면역조절 능력 및 재생 능력 등이 있는 것으로 알려져 있다.

최근 보고에 의하면 중배엽 줄기세포부터 분비된 엑소좀은 중배엽 줄기세포가 가지는 대부분의 능력을 보유해 다양한 의학적 치료 효능에 주된 작용을 하는 것으로 규명됐다.

그리고 엑소좀은 기존 성분 혹은 방법과 결합해 신성분·신개발이 가능하기에, 현재 줄기세포 시장의 상당 부분(약 70%) 이상을 엑소좀이 대체할 것으로 추정된다.

이러한 결과 엑소좀을 이용한 다양한 연구가 각 분야에서 활발하게 진행 중이며 2010년 이후 출판된 논문의 숫자는 기하급수적으로 증가해 2020년 약 1800편으로 확인된다.

-줄기세포 치료제와 비교해 엑소좀이 갖고 있는 특징은 무엇인가?

기존의 세포 치료제는 여러 부작용 이외에도, 보관 이동의 문제 등으로 상품화하기 힘들었다. 그래서 그 세포의 특성만을 반영하는 엑소좀의 연구가 활발히 진행중이다.

또한, 엑소좀은 적은 양으로도 주위 세포들을 매우 강하게 자극해 원하는 치료 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다. 아래와 같은 장단점으로 기존의 세포 치료를 연구하던 학자들이 세포 치료 대신 엑소좀 연구에 매진하고 있다.

-엑소좀이 극복해야 할 과제는?

엑소좀의 유용성 때문에 많은 연구자 및 바이오 기업에서 엑소좀을 이용한 진단 장비, 치료제, 화장품 개발을 시도해 왔다. 하지만, 함유된 엑소좀의 생산이 실제로는 극미량이어서 이를 상업화하기에는 한계가 있다.

따라서 이러한 점을 극복하지 못한다면 엑소좀 연구는 실험실 단계를 벗어나지 못할 것이다. 그리고 작은 엑소좀에 원하는 물질을 탑재해야 하는 문제도 풀어야 할 숙제다.

이러한 방법이 가능하면 엑소좀은 백신, 항암 표적치료제, 유전자 치료, 항노화등 기존 의학계에서 풀지 못한 많은 질병을 치료하거나 예방할 수 있는 의약품을 만들 수 있는 매우 중요한 물질이 될 수 있다고 본다.

-연구실에서 진행하고 있는 엑소좀 연구는?

연구재단의 연구비 지원으로 피부 섬유아세포(human dermal fibroblast)를 배양해 여기서 유래된 엑소좀을 추출해 항노화 및 장벽 개선 효과를 알아보고 있다.

위에서 언급한 바와 같이 특정 세포에서 안정적인 엑소좀을 대량 추출 및 생산하는 것이 가장 해결해야 하는 과제다.

다행히도 공동 연구진이 보유하고 있는 추출 특허법을 이용해 협업으로 다수의 안정적인 엑소좀 추출에 성공해 세포 실험 및 동물 실험을 진행하고 있다.

또한 백신의 바이러스 항원 전달체로 엑소좀의 가능성을 최근 SCI-e 논문(출판 논문: MOLECULAR MEDICINE REPORTS, 논문명: Possibility of exosome‑based coronavirus disease 2019 vaccine (Review)으로 출간했다.