면역세포 공격 막아주는 신개념‘이식세포 보호대’개발

면역거부반응으로부터 이식세포를 보호하는 hybrid scaffold

면역세포의 공격을 막아주면서 이식세포의 기능은 살리는 신개념 ‘이식 세포 보호대’가 국내 연구팀에 의해 개발되었다.

포스텍 조동우 교수 연구팀과 서울대학교병원 신경외과 백선하 교수 연구팀은 세포기반 약물전달시스템(Cell-based drug delivery systems)인 하이브리드 지지대(hybrid scaffold)를 개발하고 국제저명학술지인 ‘Journal of Controlled Release’ 최근호에 게재하였다.

이식세포를 이식 대상 동물에 전달하는 제제로는 hydrogel이 있다. hydrogel은 수용성 젤로서 이식세포가 분비한 단백질이나 신경전달물질은 hydrogel의 안과 밖으로 투과할 수 있다. 도파민분비세포를 hydrogel에 넣고, 파킨슨병이 있는 동물에 이식하면, 이식세포는 hydrogel을 통해 도파민(신경전달물질)을 공급할 수 있다.

hydrogel은 기계적인 강도가 매우 약하여 3차원적인 구조체를 안정적으로 유지하기 어렵다. hydrogel의 농도, 경화 조건 등을 조절하여 강도를 일부 개선할 수 있으나, 외부 충격을 견딜 수 있을 만큼 높은 강도를 얻기 어려울 뿐만 아니라, 수용성 물질의 투과능에도 영향을 준다. 오직 hydrogel 만을 이용하여 도파민분비세포를 이식하면 생체 내에서 오랜 기간 동안 그 형태를 유지하기 어렵다.

이를 보완하기 위해 개발된 것이 hybrid scaffold이다.

hybrid scaffold는 3D 프린팅 기술로 제작된 가로, 세로, 높이 1500㎛ 의 정육각형 모양의 형틀(3D-Frame) 안에 hydrogel을 넣은 것이다. 3D-Frame 내부 뼈대가 기계적 강도를 향상시켜주고, 내부의 hydrogel은 동물의 면역세포의 공격을 막아줘, 이식세포가 동물 뇌 조직에 안정적으로 정착할 수 있는 환경을 제공한다.

연구팀은 도파민 분비 세포를 hydrogel과 hybrid scaffold에 각각 넣고, 생쥐에 투약한 후, 8주 동안 혈청 도파민 분비 농도를 측정했다.

그 결과, 1 주차 때 hybrid scaffold 사용 군은 250pg/mL, hydrogel 사용 군은 190pg/mL였으나, 7주차 때는 각각 420pg/mL, 290pg/mL로 나타나, hybrid scaffold 사용 군이 hydrogel 사용 군 보다 혈청 도파민 농도가 높게 관찰되었다.

도파민분비세포를 hybrid scaffold에 넣고, 쥐의 뇌 조직에 이식한 뒤 1주일 후, 뇌 조직을 꺼내어 면역 조직 화학 검사를 한 결과, 급성기 면역거부반응이 현저히 줄어든 것으로 관찰되었다.

조동우 교수는 “이번에 개발한 hydrogel/3D-frame을 이용하여 hybrid scaffold를 만들어, 동물 모델에 세포이식을 하게 되면 scaffold 안이나 밖으로의 세포의 이동은 매우 힘들고 hybrid scaffold 내부에 있는 세포에서 분비되는 성장인자와 같은 단백질이나 신경전달물질 등은 투과시킬 수 있게 되어 향후 세포 치료에 많은 도움이 될 것으로 기대된다”라고 하였다.

백선하 교수는 “이 약물전달 시스템을 이용하여 세포치료를 하면, 이식세포가 동물의 면역세포로 부터 공격을 피하여 오래도록 생존할 수 있어 파킨슨병을 포함한 여러 가지 질병에서 향후 세포 치료의 효용성을 향상 시켜줄 것으로 기대된다”고 하였다.