척수손상 줄기세포 치료 적정한 이식법은?

가톨릭대서울성모병원 규명, JKMS 6월호 표지논문 게재

척수손상 환자의 줄기세포 치료를 이식하는 방법과 이식 후 조직 변화에 대한 기초연구가 발표되어 무분별한 줄기세포 주입의 위험성과 연구의 방향성을 제시해 주었 다.

이 연구는 최근 무분별하게 시행되고 있는 줄기세포 임상 적용에 반해, 환자에게 가장 안전하고 효과적인 치료법을 고찰하기 위한 연구로 수행되었다.

가톨릭대학교 서울성모병원 정형외과 김영훈 ․ 하기용 교수팀은 백서(실험용 흰쥐)를 이용한 동물실험으로, 중간엽줄기세포(MSCs)를 이식하여 급성척수손상의 신경을 보호하고 재생하는 연구를 수행했다.

연구팀은 현재 주 치료 방법인 병변내 이식과 혈관(정맥)을 통해 이식하는 방법 두 가지로 나누어 이식했다.

그 결과 두 방법 모두 분화되어(그림1), 신경이 회복되는 결과를 얻었다.(그림2) 하지만 이식세포의 병변 내 이동과 정착 및 분화는 차이가 있음을 확인했다.

혈관 내 이식은 국소 이식에 따른 2차 손상을 피할 수 있는 장점이 있었다. 하지만 이식 세포가 조직내 생존하고 정착하는 비율은 낮았다. 또한 척수 손상이 회복되기 위해 필수적인 신경세포보다는 교세포로 분화됨을 확인할 수 있었다.

현재까지 사용하는 줄기세포 이식은, 수술로 척추 뼈를 열고 들어가 손상된 척수에 줄기 세포를 직접 주입하는 방법이다. 이는 수술 과정으로 인한 2차손상이 생길 수 있는 위험이 있었다.

그러므로 혈관 내 줄기세포 이식도 치료효과는 같다는 이번 연구 결과를 토대로, 향후 임상 적용시에는 이식방법을 달리할 수 있을 것으로 보인다.

하지만 혈관 내 이식시 줄기세포의 생존율과 정착율이 낮다는 단점이 있었다. 그러므로 척수손상 환자의 줄기세포로 임상 적용에 앞서, 줄기세포를 어떤 방법으로 이식 할 것인지와, 이식 후 조직 내 정착하고 분화하여 치료 효과를 거둘 수 있는지를 신중히 고려해야 한다.

치료 효과가 완전히 검증되지 않은 상태에서 지금과 같이 무분별하게 줄기세포를 주입하는 것은 비윤리적이며 환자의 생명까지 위협할 수 있기 때문이다.

김영훈 교수는 “이번 연구는 줄기세포의 임상적 적용에 앞서 꼭 확인되어야 할 가장 효과적이고 이상적 이식 방법에 관한 기초 연구라는데 의의가 있다”며 “이번과 같은 기초 연구가 앞으로도 누적되어야 하며, 더 많은 연구를 통해 척수질환자의 줄기세포 치료를 앞당길 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

‘2011 성의장학연구’(가톨릭대학교 의과대학)의 지원으로 실시된 이번 연구는 2012년 2월 샌프란시스코에서 개최된 Orthopedic Research Society에 발표 되었으며, SCI 국제 학술지인 JKMS 2012년 6월호 표지 논문으로 게재되었다.

한편 척수는 척추의 안쪽에 위치해 뇌와 함께 중추신경계를 구성하는 신경세포 집합체로 교통사고, 낙상, 다이빙 사고, 총상 등의 신체적 상해로 손상될 수 있다.

척수손상은 현재 치료제가 없는 난치병으로, 만성화되기 쉽고 운동기능 및 감각기능이 상실돼 반신불구 혹은 전신불구의 몸이 되어 평생 혼자서는 거동이 불가능하게 되는 무서운 질병이다

[용어설명]
1. 줄기세포
여러 종류의 신체 조직으로 분화할 수 있는 능력을 가진 세포, 즉 '미분화'세포 이다. 이러한 미분화 상태에서 적절한 조건을 맞춰주면 다양한 조직 세포로 분화할 수 있으므로 손상된 조직을 재생하는 등의 치료에 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다.

현재 치료제 개발을 위해 사용되고 있는 줄기세포는 크게 배아줄기세포와 성체줄기세포의 두 가지로 나뉜다. 이 중 가장 유용하게 사용될 수 있는 성체줄기세포는 골수와 제대혈에서 추출해 낼 수 있는 중간엽줄기세포와 조혈모줄기세포다.

최근 사회적 이슈로 대두되고 있는 배아줄기세포는 윤리적인 문제뿐만 아니라 발암 위험성 문제가 제기되고 있어 실제로 안전하게 사용될 수 있는가 하는 측면에서도 의문이 제기되고 있다. 이에 반해 중간엽줄기세포는 윤리적인 문제와 면역거부 반응이 없다는 것이 증명되고 있다.

2. 분화
분화란 초기 단계의 세포가 각 조직으로서의 특성을 갖게 되는 과정을 말하는데, 그 대표적인 예는 동물의 발생 과정에서 볼 수 있다. 즉, 정자와 난자가 결합하여 만들어진 '수정란'이라는 하나의 세포가 뼈, 심장, 피부 등의 다양한 조직 세포로 만들어지기 위해서는 '분화'가 일어나야 하는 것이다.

[그림1] 조직내 중간엽줄기세포 이식 후 분화모습

이식 후 분화하여 조직에 정착된 모습. 정맥 내 이식의 경우 연골과 뼈의 주 성분인 콜라겐이 일부 보였다. 하지만 줄기세포가 분화하여 콜라겐이 생성된다면 빨간색과 초록색이 겹쳐 보여야 하나, 각 조직이 따로 보임을 알 수 있다.
이로서 줄기세포가 연골이나 뼈의 성분으로 분화되지 않고, 손상된 척수에 치료효과를 줄 수 있는 신경세포와 교세포로 분화됨을 밝혀냈다.

이번 그림은 연구 결과의 중요성을 인정받아 국제학술지 JKMS 6월호 표지로 실렸다.

[그림2] 중간엽줄기세포 이식 후 신경회복 결과

신경세포를 손상시킨 후 그대로 둔 대조군에 비해, 줄기세포를 이식한 실험군(정맥 ․ 병변 내 이식)의 신경회복이 현저히 높게 나타남을 확인했다.

또한 정맥 내 이식의 치료 효과가 현재 임상 적용에서 사용되고 있는 병변 내 이식과 같다는 결과도 얻었다.

각 그룹마다 8마리의 쥐를 사용하여, 발과 발가락 등의 손상된 신경이 돌아오는지 행동 경과를 관찰하는 BBS 측정법을 사용했다.