산화스트레스 억제·혈관신생 시너지…6주 차에 침 분비량·성분 회복
[메가경제=김민준 기자] 두경부암 방사선 치료의 심각한 부작용인 구강건조증을 근본적으로 치료할 수 있는 새로운 융합 치료 시스템이 개발됐다.
서울대병원은 권성근 이비인후과 교수·정지홍 융합의학과 교수 연구팀이 생체재료와 줄기세포를 결합해 방사선으로 망가진 침샘 조직을 성공적으로 재생시키는 ‘줄기세포 스페로이드 탑재 항산화 하이브리드 단백질 전달체’를 개발했다고 27일 발표했다.
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| ▲권성근 이비인후과 교수·정지홍 융합의학과 교수 [사진=서울대병원] |
연구팀은 산화스트레스 환경에서 활성산소를 장기간 안정적으로 억제하는 ‘항산화 하이브리드 단백질 전달체’와 기존 2차원 배양 줄기세포보다 혈관내피성장인자를 유의미하게 다량 분비해 새 혈관을 유도하는 ‘줄기세포 스페로이드’를 결합했다.
이를 구현하기 위해 천연 항산화 효소인 글루타치온을 젤라틴 단백질과 결합한 뒤 무해한 블루라이트로 굳혀 전달체를 만들었으며, 그 내부에 300마이크로미터(μm) 직경으로 둥글게 뭉친 3차원 세포 덩어리를 탑재했다. 세포를 뭉쳐 중심부의 산소가 부족해지면, 살아남기 위해 스스로 신호 물질을 더 강하게 뿜어내는 생존 특성을 치료제 설계에 적극 활용한 것이다.
이후 연구팀은 이 융합 치료 시스템을 방사선으로 침샘이 망가진 쥐 모델에 주사하고 6주간 관찰했다.
연구 결과, 새롭게 개발된 전달체는 체내에서 금방 분해되는 기존 글루타치온 항산화제의 한계를 극복하고, 산화스트레스를 유발하는 활성산소를 장기간 안정적으로 억제했다.
극심한 산화스트레스 환경에 놓인 침샘 세포에 전달체를 투여하자 폭증하던 활성산소가 정상 수준으로 대폭 감소했으며, 7일간 지켜본 결과 세포 사멸 인자 역시 일반 수준(약 2.6%)과 거의 비슷한 4% 미만으로 강력하게 억제됐다.
전달체 내부에 탑재된 줄기세포 스페로이드는 중심부의 저산소 환경에 반응해 혈관내피성장인자를 다량 뿜어냈다. 이 물질이 새 혈관을 만들어 손상된 조직에 재생 세포와 영양분을 공급하는 원리를 바탕으로, 줄기세포 스페로이드를 단독 처리했을 때보다 약 5배 이상 높은 혈관 생성 능력을 나타냈다.
결과적으로 투여 초기에는 전달체가 활성산소를 제거해 조직 섬유화를 막고, 후기에는 줄기세포 스페로이드가 새로운 혈관을 생성하며 시너지 효과를 냈다. 이를 통해 주사 6주 차에 파괴됐던 침샘 조직이 재생돼, 실제 쥐의 침 분비량은 물론 정상적인 침 성분까지 성공적으로 회복됐음을 입증했다.
권성근 이비인후과 교수는 “이번 연구는 일시적 증상 완화에 그쳤던 구강건조증 치료의 한계를 넘어, 파괴된 침샘 조직의 근본적인 재생을 이뤄냈다는 데 의의가 있다”며 “개발된 융합 치료 시스템은 산화스트레스 억제 및 혈관신생을 필요로 하는 다양한 난치성 질환에 적용될 수 있는 차세대 임상용 치료제가 될 것이라 기대한다”고 말했다.
한편, 이번 연구 결과는 생체재료 및 의학공학 분야의 국제학술지 ‘바이오액티브 머티리얼스(Bioactive Materials)’ 최신호에 게재됐다.
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