"혈관질환 세포치료 실시간 관찰 통해 치료효능 예측" KIST 김광명 박사팀 논문, SCI급 국제학술지 등재
상태바
"혈관질환 세포치료 실시간 관찰 통해 치료효능 예측" KIST 김광명 박사팀 논문, SCI급 국제학술지 등재
  • 정 현 기자
  • 승인 2020.11.22 20:55
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

생체재료 분야 국제학술지 ‘Biomaterials' 10월 18일자 게재

[위즈뉴스] 최근 식습관의 변화와 흡연, 음주로 인해 비만, 당뇨, 고혈압 등의 증가로 발끝이 썩어들어가는 중증하지혈과 같은  허혈성 질환의 고위험군 수가 증가하고 있다. 허혈성 질환은 혈액 공급이 장애를 받아 부분적으로 괴사 따위의 증상이 일어나는 질환이다.

이러한 허혈성 질환을 치료하기 위해 새로운 혈관을 형성하는 줄기세포인 ‘혈관내피 전구세포’에 관한 연구가 활발하다. 혈관내피 전구세포는 허혈성 부위 등 혈관형성이 필요한 부위로 이동한 후 혈관의 내피세포로 분화하거나 혈관의 형성을 돕는 인자를 방출하여 혈관재생을 유도하기 때문에 허혈성 질환을 비롯한 혈관과 관련된 질환의 세포치료제로 개발할 수 있다.

그러나 혈관 재생능력이 뛰어난 혈관내피 전구세포를 혈관재생을 위한 세포치료제로 사용하더라도 치료 결과는 체내 이식된 세포의 생존, 치료 부위로의 이동과 같은 다양한 변수에 의해 다르게 나타나며 정확한 치료 효능의 관찰 및 예측이 어렵다는 한계점이 있어 허혈성 질환의 치료제는 아직 상용화되지 못하고 임상단계에 머물러 있는 상황이다.

이런 가운데, 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 22일, 테라그노시스연구센터 김광명 박사팀과 ㈜T&R Biofab 문성환 박사팀으로 구성된 공동연구팀이 혈관내피 전구세포의 체내 이식 후 초기 분포 및 이동을 형광 영상으로 추적하여 초기 이식된 혈관내피 전구세포의 분포에 따른 치료 효능을 예측할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.

김광형 책임연구원(왼쪽)과 윤홍열 선임연구원 / 사진=KIST
김광형 책임연구원(왼쪽)과 윤홍열 선임연구원 / 사진=KIST

이번 연구결과를 담은 논문은 생체재료 분야 SCI급 국제학술지 ‘Biomaterials(IF=10.317)' 10월 18일자에 게재됐다.

논문명은 'Predicting in vivo therapeutic efficacy of bioorthogonally labeled endothelial progenitor cells in hind limb ischemia models via non-invasive fluorescence molecular tomography'이며, KIST 김광명 책임연구원과 T&R Biofab 문성환 박사가 교신저자로, KIST 임승호 박사과정생과 윤홍열 선임연구원이 제1저자로 참여했다. 

이번 연구를 주도한 KIST 김광명 박사는 “이번 기술은 초기 이식된 세포치료제의 이식된 형태와 초기 이동 특성을 관찰하여 치료 반응성을 예측하고 이를 통해 치료 전략을 수립할 수 있도록 함으로써 다양한 세포치료제 개발 및 치료 효능 향상에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

국제학술지 'Biomaterials'에 실린 해당 논문
국제학술지 'Biomaterials'에 실린 해당 논문

KIST 김광명 박사팀은 형광물질을 혈관내피 전구세포 표면에 결합시킨 후 형광분자단층촬영을 통해 식별 가능하게 했다.

그 후 중증하지허혈질환 쥐의 허벅다리에 이식된 세포를 28일 동안 영상을 통해 추적하여 세포의 체내 움직임을 확인하고, 레이저 측정을 통해 혈류가 복원되는 과정을 추적, 관찰하였다. 그 결과 혈관내피 전구세포가 허혈성 질환이 발생한 조직으로 이동하는 것을 확인할 수 있었다.

생물직교성 클릭화학을 이용한 혈관내피 전구세포의 형광 표지 및 하지허혈 쥐 모델에 이식 후 모니터링 모식도 / 자료이미지=KIST
생물직교성 클릭화학을 이용한 혈관내피 전구세포의 형광 표지 및 하지허혈 쥐 모델에 이식 후 모니터링 모식도 / 자료이미지=KIST

또, 세포치료제 이식 초기에 혈관내피 전구세포를 촬영한 영상을 분석한 결과, 두 가지 형태로 주입된 것을 확인할 수 있었다.

하나는 응축되어 있는 ‘둥근 모양’, 다른 하나는 널리 퍼진 ‘확장된 모양’이었다. 이 두 가지 형태로 실험군을 분류하여 치료 효능을 관찰한 결과 처음 이식된 곳에 잘 응축되어 있던 ‘둥근 모양’의 실험군에서 세포가 더 잘 이동하고 치료 효능이 좋았음을 확인했다.

혈관내피 전구세포 이식후 하지허혈 쥐 모델의 혈류 재생 및 사지괴사 모니터링. 세포 주입 직후 응축된 모양으로 혈관내피 전구세포가 이식된 쥐에서 더 높은 혈류 재생 유도 및 사지 괴사 방지가 일어나는 것을 확인함. / 자료이미지=KIST
혈관내피 전구세포 이식후 하지허혈 쥐 모델의 혈류 재생 및 사지괴사 모니터링. 세포 주입 직후 응축된 모양으로 혈관내피 전구세포가 이식된 쥐에서 더 높은 혈류 재생 유도 및 사지 괴사 방지가 일어나는 것을 확인함. / 자료이미지=KIST

이를 통해 치료 초기에 치료제가 응축된 ‘둥근 모양’으로 형성되어야 앞으로의 치료 효능이 좋으리라는 것을 예측할 수 있었다.

이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업 등으로 수행됐다.


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.
주요기사