전 세계적으로 심장재생 분야 성체줄기세포 연구가 꾸준히 이뤄지고 있으나, 임상시험 결과 약 2~4% 정도의 심구혈률 개선 효과를 보이고 있어 효과가 미흡한 실정이다.

 

손상된 심장의 척박한 미세환경과 지속적으로 박동하는 장기 특성 때문에 줄기세포의 잔존효과가 매우 떨어져 본래의 재생기능을 충분히 발휘하지 못하기 때문이다. 

이런 줄기세포 치료의 한계를 극복하기 위해 서울성모병원 순환기내과 박훈준 교수팀과 홍콩시립대 반기원 교수, 포스텍 장진아 교수팀이 심근경색 부위의 혈관과 심장근육을 재생시키는 패치형 심근경색 치료제를 개발했다.

 

연구는 가톨릭중앙의료원 산하 가톨릭세포치료사업단의 골수유래 중간엽 줄기세포(가톨릭 마스터세포)와 ㈜에스엘바이젠이 개발한 HGF(간세포성장인자) 발현 엔지니어링 줄기세포를 이용해 진행됐다.

 

공동 연구팀은 기능 강화 엔지니어링 줄기세포를 이용해 성체줄기세포의 기능을 극대화시킬 수 있는 생체 내 자극 전략을 수립하고, 포항공대 장진아 교수팀이 제공한 심장유래 세포외기질 바이오잉크에 세포를 봉입해 3D 심장패치를 제작했다.

 

이후 심기능 호전 여부를 확인한 결과, 골수유래 중간엽 줄기세포/HGF 발현 엔지니어링 중간엽 줄기세포의 혼합세포군에서 심근경색 대조군 및 단독세포 패치군에 비해 좌심실 심구혈률 및 구획 단축률이 향상됐다.

 

또한 심근경색 후 유발되는 섬유화를 감소시키고, 모세혈관 밀도를 증가시켜 재형성 방지 효과도 나타났다. 

 

박훈준 교수는 “기존 줄기세포치료가 가진 한계를 극복한 점에서 의의가 크다”며 “기존 치료법으로 완치가 불가능한 중증 허혈성 심장질환 환자들에게 새로운 치료기회가 열릴 것”이라고 말했다.

한편, 한국연구재단의 신진연구지원사업, 바이오의료기술개발사업, 대통령 포스트닥 펠로우십 지원으로 진행된 이번 연구는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science advances, IF 12.8)’에 게재됐다.