한림대 전진평 교수팀, 뇌신경줄기세포 이동·분화 과정 분석
메쉬형 하이드로겔 활용해 혈전 용해 및 손상혈관 재생 효과 기대
[메디칼업저버 손재원 기자] 국내 연구팀이 마우스의 뇌에서 분리한 고순도 신경줄기세포를 활용해 세포가 뇌 손상 부위로 이동 및 분화하는 기전을 규명했다.
한림대 춘천성심병원 전진평 교수(신경외과·교신저자)팀은 한림대 뉴프론티어리서치연구소 김종태 박사(제1저자)·상명대 강성민 교수(그린화학공학과) 연구팀과 함께 뇌 신경줄기세포가 혈관내피세포를 통해 뇌 손상 부위로 이동할 수 있다는 연구 결과를 발표했다.
뇌 신경줄기세포는 항상성을 유지하고 손상 발생 시 신경세포, 성상세포, 희소돌기아교세포 등으로 분화해 조직을 재생하는 유일한 세포로 알려져 있다.
뇌 손상 부위의 신경을 재생하려면 내재성 줄기세포를 활성화하거나 외부에서 세포를 이식해야 한다. 그러나 내재성 세포 활성화는 아직 명확한 치료 시점이나 기전이 정립되지 않아 임상 적용이 어렵다. 아직까지 외부 신경줄기세포 이식이 가장 효과적인 이유다.
외상성 뇌손상 마우스에게 신경줄기세포와 하이드로겔을 이식한 결과 녹색형광표지자를 발현하는 신경줄기세포가 손상 부위로 이동해 신경세포로 분화하는 현상이 확인됐다. 이는 신경줄기세포가 특정 메커니즘을 통해 손상 부위로 유도될 수 있음을 시사한다.
아울러 피브린과 콜라겐으로 만든 하이드로겔을 활용했을 때 신경줄기세포의 뛰어난 이동 능력도 밝혀졌다. 신경줄기세포는 혈관내피세포 및 미세아교세포와 상호작용해 뇌 손상과 유사한 환경에서도 비슷한 이동 특성을 보였고, 주변 세포외기질도 스스로 조절할 수 있었다.
연구팀은 고순도 신경줄기세포와 혈관내피세포를 메쉬 형태의 하이드로겔에 담아 손상 부위에 전달하면 혈전을 용해하고 손상된 혈관 및 축삭 재생을 촉진해 신경 기능 회복 효과가 있을 것으로 예측했다.
또 고순도 신경줄기세포를 체외에서 3차원 배양 방식으로 증폭 및 배양하는 기술을 함께 시도해 향후 난치성 뇌출혈 치료 응용 가능성을 열었다.
전진평 교수는 "하이드로겔을 이용한 신경줄기세포 치료 효과가 이식 후 빠른 혈관 형성에 달려 있다는 점에 주목해 이를 극대화할 수 있는 메쉬 구조 플랫폼 개발에 초점을 맞췄다"며 "다양한 줄기세포를 활용한 맞춤형 하이드로겔로 발전시켜 난치성 뇌출혈 등 질환 치료에 응용할 수 있을 것"이라고 기대했다.
한편 이번 연구는 APL Bioengineering 최신호에 게재됐고, 한국연구재단 뇌혈관질환 전주기 관리를 위한 인공지능 디지털 헬스 플랫폼과 한림대의료원 마이티 한림 4.0 질환 정복 프로젝트 지원을 받았다.