파킨슨병 치료효과 높일 약물 전달체계 개발
인체 면역세포의 공격을 막아 이식된 세포의 기능을 활성화하는 새로운 개념의 ‘이식세포 보호대’가 국내 연구진에 의해 개발됐다. 파킨슨병의 경우 근본적인 치료를 위해서는 도파민 분비세포를 뇌에 이식하는 세포치료가 필요하지만 인체의 면역세포가 이식된 세포를 공격하는 바람에 생착률이 낮은 것이 문제였다. 이런 경우에 이식세포 보호대를 이용하면 면역세포의 공격을 막을 수 있어 이식세포의 생착율을 획기적으로 높일 수 있게 된다.
포스텍 조동우 교수와 서울대병원 신경외과 백선하 교수팀은 세포기반의 새로운 약물 전달시스템인 하이브리드 지지대(hybrid scaffold)를 개발했다고 5일 밝혔다.
이식세포를 이식 대상 동물에 전달하는 방법으로는 지금까지 하이드로겔 제제를 사용하는 방법이 유력했다. 하이드로겔은 단백질이나 신경전달물질이 자유롭게 투과할 수 있어 도파민 분비세포를 하이드로겔에 넣은 뒤 파킨슨병 동물에 이식하면 이 세포가 하이드로겔을 통해 신경전달물질인 도파민을 공급하는 방식이다. 그러나 하이드로겔은 기계적인 강도가 매우 약해 형상을 안정적으로 유지하기 어렵다는 한계가 있었다. 이 때문에 하이드로겔을 이용해 도파민 분비세포를 이식하더라도 생체 내에서 형태를 유지하지 못해 치료 효과를 기대하기 어려웠다.
이런 문제를 해결하기 위해 개발된 것이 바로 하이브리드 지지대이다. 3D 프린팅 기술을 이용해 만들어진 하이브리드 지지대는 가로·세로·높이가 각 1500㎛인 정육각형 형틀 속에 하이드로겔을 넣은 것으로, 3D 프레임이 기계적 강도를 높일 뿐 아니라 내부에 주입한 하이드로겔이 면역세포의 공격을 막아 이식된 세포가 동물의 뇌 조직에 안정적으로 정착할 수 있는 환경을 제공한다고 연구팀은 설명했다.
실제로 연구팀은 도파민 분비세포를 단순한 하이드로겔과 하이브리드 지지대에 따로 넣어 생쥐에 투여한 뒤 8주 간 혈청 도파민 농도를 측정했다. 그 결과, 1주차 때 하이브리드 지지대 사용군은 250pg/㎖, 하이드로겔 사용군은 190pg/㎖였으나, 7주차 때에는 각각 420pg/㎖와 290pg/㎖로 하이브리드 지지대 사용군이 하이드로겔 사용군보다 혈청 도파민 농도가 훨씬 높게 관찰됐다. 또 도파민 분비세포를 하이브리드 지지대에 넣어 쥐의 뇌조직에 이식한 뒤 1주일 후에 면역조직을 검사한 결과, 급성기 면역거부반응이 현저히 줄어든 것으로 나타났다.
조동우 교수는 “하이브리드 지지대를 이용해 동물 모델에 세포를 이식하면 지지대 안팎으로의 세포 이동은 억제되는 반면 하이브리드 지지대 내부의 세포에서 분비되는 성장인자 등 단백질이나 신경전달물질 등은 자유롭게 투과시킬 수 있어 향후 세포치료의 효과를 극대화할 수 있게 됐다”고 말했다. 백선하 교수는 “이 약물전달 시스템을 이용해 세포치료를 하면 이식세포가 동물의 면역세포로부터 공격을 받지 않고 오래 생존할 수 있어 파킨슨병 등 다양한 질병에서 세포치료의 효용성을 크게 높여줄 것”이라고 전망했다. 이연구 결과는 저명한 국제학술지 ‘Journal of Controlled Release’ 최근호에 실렸다.
파킨슨병은 뇌의 흑질부에서 운동에 필요한 신경전달물질인 도파민을 분비하는 신경세포가 지속적으로 파괴되는 질환이다. 인구 1000명 당 1~2명 꼴로 발병하며, 국내에는 8만~12만명의 환자가 있는 것으로 추산되고 있다. 치료를 위해서는 도파민제제 등 항파킨슨제제를 투여하지만 약물만으로는 정상적인 생활이 불가능해 뇌심부자극술 등 수술적 치료를 받아야 하나 효과는 제한적이다. 이에 따라 환자에게 도파민을 분비하는 세포를 이식하는 세포치료가 시도되고 있지만 인체의 면역반응으로 이식 세포의 생착율이 떨어지는 등 한계를 보여왔다.
심재억 의학전문기자 jeshim@seoul.co.kr
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