서울대병원, 이종조직판막 인간 재세포화 성공

면역 거부반응 억제·재생 가능성 제시

심장판막 이식 안전성·효과 향상 기여 기대

α-갈락토시다아제(α-Gal)와 PNGase-F로 처리한 이종조직판막에 사람 줄기세포와 제대정맥 내피세포를 공배양했을 때, Vimentin(a), Fibronectin(b), vWF(c), CD31(d) 발현이 모두 증가해 재세포화가 촉진된 모습(초록색 발현량 증가) ⓒ서울대병원

서울대학교병원 연구팀이 심장 수술에 사용되는 사람 세포를 공배양해 체외에서 살아 있는 조직처럼 만드는 데 성공했다. 이종조직판막(동물의 심장판막 조직)에서 면역 거부반응의 원인이 되는 성분(이종항원)을 제거함으로써 가능케했다.

김소영 서울대병원 의생명연구원 연구교수, 김기범 소아청소년과 교수, 임홍국 소아흉부외과 교수 연구팀은 동물 심장판막에서 α-Gal과 Neu5Gc 등 주요 이종항원을 제거한 뒤 사람 세포를 심어 체외에서 재세포화를 유도하는 연구를 진행하고 면역 거부반응 억제와 조직 재생 가능성을 함께 확인했다고 13일 밝혔다.

연구팀은 세포만 제거된 판막은 기능이 제한되고, 남아 있는 주요 이종항원이 거부반응을 일으킨다는 점에 주목했다. 이에 따라 돼지 심낭을 탈세포화한 뒤 α-갈락토시다아제(α-Gal 제거)와 PNGase-F(Neu5Gc 제거)를 병용 처리해 항원을 제거한 이종심장이식편을 제작했다.

이후 이 조직에 사람 지방유래 중간엽 줄기세포(ADSCs)와 제대정맥 내피세포(HUVECs)를 공배양해 체외 재세포화 과정을 관찰했다.

실험 결과, 탈세포화 후 두 효소를 함께 사용했을 때 판막 조직의 구조와 강도는 유지되면서 조직학적으로도 변화가 없었고, 항원 제거 효과는 크게 향상됐다. 연구팀은 이를 ‘삼중 시너지 효과’라고 설명했으며 ▲생체역학적 안정성 유지 ▲α-Gal·Neu5Gc 항원 제거 ▲10종의 탄수화물 결합 렉틴 신호 감소라는 결과로 입증됐다.

또 재세포화된 판막에서는 공배양된 두 세포가 빠르게 침투해 안정적으로 자리 잡았으며 비멘틴, 칼포닌, 파이브로넥틴, von Willebrand factor(vWF), CD31 등 재세포화와 관련된 단백질 발현이 모두 증가했다.

임 교수는 “이번 연구는 탈세포화와 두 효소의 병용 처리로 항원 제거 효과를 극대화하고, 사람 세포를 공배양해 체외 재세포화 가능성을 세계 최초로 입증한 것”이라며 “향후 이 기술을 실제 환자 치료로 연결할 수 있도록 연구를 이어가겠다”고 말했다.

한편, 이번 연구는 이건희 소아암·희귀질환 극복사업 재원으로 수행됐으며, 연구 결과는 ‘Tissue Engineering: Part A’ 온라인판에 게재됐다.