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혈액 속에서 오래 버티는 줄기세포 기술 개발

홍진기 중앙대·이은아 경희대 교수팀, 24시간 후 31.6배 더 생존
"다양한 줄기세포에 적용 가능해 여러 질환 치료 기대"
줄기세포 표면의 박막 코팅에 대한 이미지 모식도.<사진=한국연구재단 제공>줄기세포 표면의 박막 코팅에 대한 이미지 모식도.<사진=한국연구재단 제공>

줄기세포를 좀 더 오래 버티게 할 수 있는 기술이 개발돼 줄기세포를 이용한 심혈관 질환, 면역성 질환, 패혈증 등의 치료 효과를 높일 수 있을 전망이다.

한국연구재단(이사장 조무제)은 홍진기 중앙대 교수, 이은아 경희대 교수 연구팀이 중간엽 줄기세포 표면에 나노박막을 입혀 혈액 속에서 오래 버티며 치료 효과를 높이는 방법을 개발했다고 19일 밝혔다.

대부분 줄기세포 치료는 혈관 내 주입으로 이뤄진다. 하지만 혈관 내부의 빠른 혈류 속도와 다양한 물질들로 줄기세포가 표적세포와 조직으로 가지 못하고 사멸하는 경우가 많아 치료 효과가 제한돼 왔다.

연구팀은 줄기세포 표면에 나노두께의 얇은 박막을 코팅하는 방법을 이용, 혈액 안에서 안정성을 유지해 생존률을 높이 줄기세포를 개발했다.

나노 박막은 천연고분자인 L-라이신(Poly-L-lysine, PLL), 히알루론산(Hyaluronic acid, HA)과 RGD(알기닌(R)-글리신(G)-아스파틱산(D)) 펩타이드를 이용했다. 또 중간엽 줄기세포 표면에 나노 두께의 코팅을 위해 여러 재료를 다양한 분자간의 인력으로 다층조립이 가능한 층과층적층법이라는 필름 제조방법을 적용했다.

그 결과 나노 옷을 입은 줄기세포는 사람의 정맥과 유사하게 제작된 인공환경에서 아무 처리를 하지 않은 줄기세포에 비해 24시간 후 31.6배, 48시간 후 28.5배 이상의 생존률을 보였다.

연구팀이 줄기세포에 다층박막을 제조한 후 쥐의 꼬리 정맥 혈관에 주입한 결과 혈액 내 더 많은 줄기세포가 존재함을 증명했다. 또 더 많은 세포가 표적위치에 타겟팅 됨을 형광이미지로 확인했다.

홍진기 교수는 "이번 연구성과는 중간엽 줄기세포 주입치료의 한계인 세포 안정성을 나노박막 기술을 사용하여 증대시켰으며 이전보다 정확하게 표적에 도달하게 했다"면서 "나노박막은 어느 줄기세포에나 적용이 가능하므로 백혈병, 뇌졸중 등에 사용하는 줄기세포 치료에 기여할 것으로 기대된다"고 연구 의의를 설명했다.

한편 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단의 바이오의료기술개발사업의 지원으로 수행됐다. 성과는 소재화학 분야의 국제학술지인 케미스트리 오브 머터리얼즈(Chemistry of Materials)에 14일 게재됐다.
줄기세포를 쥐의 정맥에 주입하고 세포 생존능 및 표적화 효능 확인.<사진=한국연구재단 제공>줄기세포를 쥐의 정맥에 주입하고 세포 생존능 및 표적화 효능 확인.<사진=한국연구재단 제공>
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