배아줄기세포 대신 피부세포로 혈관세포 만든다

• 국내 연구진, 세계 첫 규명...혈관재생치료 새 장 기대

김효수(왼쪽) 교수와 한정규 교수

피부세포를 혈관세포로 바로 탈바꿈시킬 수 있다는 사실이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 규명됐다. 혈관재생치료의 새 장의 열 수 있다는 점에서 기대를 모으고 있다.

복지부는 선도형 특성화 연구사업으로 지원하고 있는 '선도형 세포치료 연구사업단(단장, 서울대학교병원 박영배 교수)' 김효수·한정규 교수팀(서울대학교병원 순환기내과)이 수행한 연구에서 피부세포를 역분화줄기세포 등 중간 과정없이 바로 혈관내피세포로 탈바꿈시킬 수 있다는 사실을 규명했다고 밝혔다.

이번 연구를 통해 피부세포를 이용해 손상된 심혈관을 재생시킬 수 있는 가능성이 제시돼 심혈관질환 치료에 획기적인 전기가 마련될 것으로 기대된다는 설명도 덧붙였다.

복지부에 따르면 연구팀은 실험용 생쥐 피부에서 섬유모세포를 분리했다. 여기에 배아발생과정에서 혈관내피세포가 생기는데 중요한 역할을 하는 11개 유전자를 바이러스를 이용해 과발현시켰다.

연구팀은 이들 유전자가 과발현된 피부섬유모세포 중 일부에서 혈관내피세포에서 특이적으로 발현하는 타이투 수용체(Tie2)가 생긴다는 사실을 발견했고, 가장 효과적이고 효율적으로 Tie2 발현을 유도하는 5개 유전자 조합(Foxo1, Er71, Klf2, Tal1, Lmo2)을 찾아냈다.

이들 5개 유전자가 과발현된 피부섬유모세포는 혈관내피세포와 유사한 형태로 모양이 탈바꿈됐고, 연구팀은 이를 '유도혈관내피세포(iEC: induced Endothelial Cell)' 라고 명명했다.

유도혈관내피세포는 실제 혈관내피세포와 유사한 형태와 성상을 나타냈고, 배양접시 위에서 모세혈관을 형성했다.

또 유전학적(genetic) 및 후성유전학적(epigenetic) 특징이 기원이 되는 섬유모세포와 달리 실제 혈관내피세포와 유사했다.

연구팀은 다리 혈관을 묶어 제거한 실험용 쥐를 대상으로 섬유모세포를 주사한 그룹(대조군)과 유도혈관내피세포를 주사한 그룹(비교군)으로 나눠 새로운 혈관 형성과 혈류회복 정도를 비교했다.

그 결과 비교군에서 대조군에 비해 레이져도플러혈류이미징기기로 측정한 혈류회복이 2배 가까이 호전됐다.

연구팀은 이는 주입된 유도혈관내피세포가 새로운 모세혈관을 형성한 결과라는 것을 형광염색을 통한 현미경적 검사로 확인했다.

연구자들은 그동안 줄기세포를 이용한 재생의학적 (regenerative medicine) 치료를 위해 배아줄기세포나 유도만능줄기세포(역분화줄기세포, 2012년 노벨 생리의학상 수상)로부터 목표세포를 분화시키는 연구를 진행해왔다.

그러나 윤리적·기술적 한계로 인해 실용화되지 못하고 있는 실정이다.

이런 한계를 극복하기 위해 쉽게 얻을 수 있는 섬유모세포로부터 직접 목표세포를 이형분화시키려는 연구가 활발히 진행되고 있다.

최근에는 신경세포, 간세포, 심장근육세포를 각각 섬유모세포로부터 직접 만들어낼 수 있다는 연구결과가 보고돼 학계의 관심이 집중되기도 했다.

이런 가운데 피부섬유모세포를 직접 혈관내피세포로 탈바꿈시킬 수 있다는 사실을 국내 연구팀이 최초로 규명하는 성과를 거둔 것이다.

연구팀은 현재 인체유래 세포를 이용한 유도혈관내피세포 기술을 연구 중이다. 궁극적으로는 임상에 적용 가능한 수준의 기술 개발을 계획하고 있다.

김효수 교수는"이번 연구결과는 세포 분화 과정이 비가역적이거나 일방적이지 않다는 최근의 새로운 패러다임을 지지하는 학술적 성과"라면서 "이를 토대로 손쉽게 얻을 수 있는 피부세포로부터 다량의 순수한 혈관세포를 바로 만들어냄으로써 혈관재생 치료법에 획기적인 변화를 가져올 것으로 기대된다"고 말했다.

한편 이번 연구 성과는 심혈관생물학 분야 최고의 권위지인 Circulation 지(인용지수 14.9)에 'Direct Conversion of Adult Skin Fibroblasts to Endothelial Cells by Defined Factors'라는 제목으로 학술지 사설(editorial)과 함께 지난 5일 게재됐다.