국내 연구진이 줄기세포를 이용한 알츠하이머병 치료에서 실제 효능을 미리 예측할 수 있는 세포 수준의 생물학적 지표를 세계 최초로 규명했다.

그간 줄기세포 치료의 고질적 한계로 지적왜 온 공여자별 치료 효과 편차 문제를 해결할 수 있는 객관적 기준이 마련됨에 따라 향후 임상 적용에 속도가 붙을 전망이다.

가톨릭대학교 여의도성모병원 정신건강의학과 임현국 교수와 서울성모병원 이비인후과 김성원·신경외과 양승호 교수팀은 “비염 수술 중 확보한 하비갑개 조직 유래 신경능선줄기세포(NTSCs)를 분석한 결과, 특정 세포 비율이 치료 효과와 직결된다는 사실을 입증했다”고 24일 밝혔다.

연구팀이 주목한 지표는 줄기세포 내에 존재하는 ‘뮤즈 세포(Muse cell)’다. 이는 SSEA3 및 CD105 단백질 양성 표지자를 가진 세포로, 연구팀은 서로 다른 공여자로부터 추출한 줄기세포를 비교했다. 

그 결과 뮤즈 세포의 비율이 높은 줄기세포일수록 세포 증식 및 다분화 능력이 우수했으며, 신경세포 보호에 핵심적인 역할을 하는 사이토카인 분비량도 월등히 높은 것으로 나타났다.

치료 효과 검증을 위해 진행된 알츠하이머 모델 생쥐(5×FAD)와 환자 유래 뇌 오가노이드 실험에서도 유의미한 결과가 도출됐다. 

뮤즈 세포 비율이 높은 줄기세포를 투여했을 때 인지 기능 개선은 물론 뇌 내 아밀로이드 베타 축적과 타우 단백질의 과인산화가 눈에 띄게 감소했다. 

또 신경염증이 억제되고 신경세포 재생이 촉진되는 등 강력한 치료 효능이 확인됐다. 이는 고도의 공정을 거쳐 순수하게 분리된 뮤즈 세포만을 투여했을 때와 대등한 수준의 효과다.

특히 이번 연구에서는 줄기세포 배양 단계에 따라 뮤즈 세포의 비율이 변화한다는 사실도 함께 밝혀졌다. 

이는 특정 배양 시점에서 뮤즈 세포의 양을 정확히 측정하는 것이 최적의 치료 효과를 낼 수 있는 세포 배치를 선별하는 핵심 품질 관리 기준이 될 수 있음을 의미한다.

제1저자인 임정연 박사는 “이번 연구가 공여자에 따른 치료 변동성 문제를 극복하기 위해 시작됐으며 뮤즈 세포 비율 분석이 고효능 세포를 선별하는 핵심 지표가 될 것”이라고 설명했다. 

임현국 교수는 “향후 대규모 추가 연구를 통해 알츠하이머병을 포함한 다양한 신경퇴행성 질환에서 줄기세포 치료의 임상 적용 가능성을 높이겠다”고 강조했다.

복지부 치매극복연구개발사업 지원으로 수행된 이번 연구결과는 신경과학 분야 국제 학술지인 ‘Translational Neurodegeneration’에 게재됐다.