한림대학교춘천성심병원 신경외과 전진평 교수 연구팀이 한림대학교 김종태 박사(한림대 뉴프론티어리서치연구소), 상명대학교 강성민 교수 연구팀과 함께 뇌에서 분리한 고순도 신경줄기세포가 혈관내피세포를 통해 뇌 손상 부위로 이동할 수 있다는 연구 결과를 21일 발표했다.

전진평 교수팀은 마우스(쥐)의 뇌에서 분리한 고순도의 신경줄기세포를 활용해, 뇌 손상 부위로의 세포 이동 메커니즘을 밝히기 위한 연구를 진행했다.

연구팀은 외상성 뇌손상 마우스에게 신경줄기세포를 하이드로겔과 함께 이식하고 4주간 경과를 관찰했다. 그 결과, 녹색형광표지자를 발현하는 신경줄기세포가 손상 부위로 이동하고, 신경세포로 분화하는 현상이 확인됐다. 이를 통해 신경줄기세포가 특정 메커니즘을 통해 손상 부위로 유도될 수 있음을 예측했다. 

더 나아가 피브린과 콜라겐으로 만든 하이드로겔을 활용해 실험한 결과, 신경줄기세포가 뛰어난 이동 능력을 가지고 있으며, 혈관내피세포와 미세아교세포와의 상호작용을 통해 뇌 손상과 유사한 환경에서도 비슷한 이동 특성을 보인다는 것을 확인했다. 또 신경줄기세포가 이런 환경 속에서도 주변의 세포외기질(세포 주변을 둘러싼 구조물)을 스스로 조절할 수 있는 능력이 있다는 것을 확인했다. 

이러한 결과를 바탕으로 연구팀은 고순도의 신경줄기세포와 혈관내피세포를 메쉬 형태의 하이드로겔에 담아 손상 부위에 전달하면, 혈전을 용해하고 손상된 혈관 및 축삭(Axon)의 재생을 촉진함으로써 신경 기능 회복에 실질적인 효과를 줄 수 있을 것으로 분석했다. 또한 뇌에 존재하는 고순도의 신경줄기세포를 체외에서 3차원 배양 방식으로 증폭 및 배양하는 기술을 시도하여, 향후 난치성 뇌출혈 치료에도 응용 가능성을 열었다. 이는 새로운 치료제 개발의 기반이 될 것으로 기대한다.

전진평 교수는 “이번 연구는 하이드로겔을 이용한 신경줄기세포 치료의 효과가 이식 후 빠른 혈관 형성에 달려 있다는 점에 주목했고, 치료 효과를 극대화하기 위해 메쉬 구조 플랫폼 개발에 초점을 맞췄다”며 “앞으로도 다양한 줄기세포를 이용한 맞춤형 하이드로겔로 발전시켜 난치성 뇌출혈 등 다양한 질환 치료에 응용될 것으로 기대한다”고 설명했다.

이번 연구는 국제 저널인 “에이피엘 바이오엔지니어링(APL Bioengineering, 피인용지수(I.F) 6.6)”에 ‘특집 기사(Featured Article)’로 게재됐다.