[데일리메디 고재우 기자] 줄기세포에서 분화된 도파민 신경세포의 순수분리로 안전성과 유효성이 극대화된 파킨슨병 세포치료제를 개발할 수 있는 길이 열렸다.

 

연세의대 생리학교실 김동욱 생리학교실 교수와 차의과대 황동연 교수 공동연구팀은 도파민 세포를 순수분리할 수 있는 세포표면마커 유전자를 개발했다고 26일 밝혔다.

 

연구팀은 배아줄기세포에서 도파민 세포를 분화시킬 때 도파민 신경전구세포에서 LMX1A 유전자가 특징적으로 잘 발현하는 것을 이용했다.

연구팀은 유전자 가위 기술을 이용해 LMX1A 유전자에 eGFP라는 형광단백질 유전자를 붙여, LMX1A 유전자 발현 시 녹색의 형광단백질을 발현하게 했다.

 

이렇게 LMX1A 유전자가 발현 시 형광단백질이 같이 발현하게 만든 게 ‘인간 배아줄기세포 리포터 세포주’다.

 

이어 리포터 배아줄기세포주를 도파민 세포로 분화시켰다. 이 과정에서 형광단백질을 발현하는 세포(eGFP+ 세포)와 발현하지 않는 세포(eGFP- 세포)로 분리했다.

형광단백질을 발현하는 세포는 도파민 신경전구세포이고, 형광단백질을 발현하지 않는 세포는 도파민 신경전구세포가 아닌 원리다.

 

이렇게 분리된 두 세포 그룹을 마이크로어레이(microarray) 방법으로 비교 분석해, eGFP+ 세포에서 2배 이상 더 많이 발현되는 유전자 369개를 찾았다.

이 중 세포표면마커 유전자 53개를 확인했다. 이후 여러 검증과정을 거쳐 중뇌 도파민 신경전구세포 특이적 세포표면마커 유전자인 ‘TPBG(trophoblast glycoprotein)’를 최종 발견했다.

 

연구팀은 새로 발견한 마커 유전자 TPBG의 효능을 검증했다. TPBG를 이용해 순수분리한 세포(TPBG+ 세포)를 파킨슨병 동물모델 뇌에 이식했다.

16주 후 해당 동물의 뇌조직을 분석해 세포를 이식한 이식편 내에 중뇌 도파민 신경세포 밀집도를 분석했다.

 

도파민 신경세포 수가 TPBG를 이용해 순수분리해 이식할 경우 순수분리 전 세포 이식보다 약 2.5배 증가했다. 또 ‘암페타민 유도 회전운동 실험’을 진행한 결과 대조군에 비해 분당 회전수가 감소해 파킨슨 증상이 개선됐다.

 

아울러 기존에 부작용이었던 세포 과다 증식 등의 문제도 감소한 것을 확인했다. 또한 분리 전의 세포 이식과 비교해 과다 세포 증식이나 종양의 원인이 되는 세포가 현저히 줄고, 이식부위 부피도 감소했다.

 

김동욱 교수는 “이러한 결과는 TPBG를 이용한 순수분리에 의해 중뇌 도파민 세포 분화과정 중 혼재할 가능성이 있는 다른 계열 세포의 제거가 가능함을 의미한다”고 말했다.

이어 “순수 분리한 도파민 세포를 이용한 파킨슨병 세포치료 시 유효성 증대는 물론이고, 부작용 제어 및 안전성 증대를 가져올 수 있음을 시사한다”고 덧붙였다.

 

한편, 이번 연구결과는 네이처 (Nature) 파트너 저널인 ‘npj Parkinson’s Disease’ 온라인판에 최근 게재됐다.