생체내 직접 이식 가능한 부갑상선 조직 재생 성공

이화여대 의과대 편도줄기세포 연구센터 조인호 교수, 김한수 교수(이비인후-두경부외과)와 고려대 보건과학대학 바이오의공학부 이상훈 교수 공동 연구팀은 바이오 지지체의 도움없이 생체내 직접 이식이 가능한 부갑상선 조직 재생에 성공했다고 16일 밝혔다.
조인호 교수팀은 지난해 편도선 절제 수술 후 제거되어 폐기되는 편도선 조직으로부터 성체줄기세포를 추출해 부갑상선 호르몬이 분비되는 부갑상선세포로 분화시키는 데 성공한 바 있다. 그러나 이 연구결과에 따르면 생체 내 부갑상선 조직으로서의 기능을 회복시키기 위해 생체 밖에서 배양된 편도줄기세포를 반드시 스캐폴드(바이오 지지체)와 혼입해 이식해야 했다.
이번에 고려대 이상훈 교수와의 공동연구를 통해 생체 밖에서 인간 편도줄기세포를 단일세포 1,000개 이상이 모여 3차원의 구 형태를 이루는 세포 집합체인 스페로이드 형태로 배양해 생체내에 이식함으로써 스캐폴드를 사용하지 않고도 손상된 부갑상선 조직을 재생할 수 있게 된 것이다.
연구팀에 따르면 생체 밖에서 제조된 3차원의 편도줄기세포를 스페로이드 형태로 분화시킨 후 스캐폴드없이 부갑상선을 제거한 쥐의 생체에 이식한 경우, 90여일의 장시간이 경과한 후에도 혈액내 부갑상선 호르몬과 칼슘의 결핍을 거의 원상태로 복원됐으며, 부갑상선 제거 쥐에서 보여주었던 사망률도 현저하게 감소했다.
흥미로운 사실은 편도줄기세포 스페로이드를 처리한 쥐의 경우, 생체 내 이식 후 초기 4일 안에 40%의 사망률을 보였지만 살아남은 쥐의 경우 90여 일 동안은 정상적인 생활을 한다는 것이었다. 이런 결과를 토대로 초기 사망률만 개선한다면 이번 연구를 통해 제안한 편도줄기세포 스페로이드 기술은 1회 투여로 장기간 동안 부갑상선 기능을 거의 완벽하게 복원할 수 있을 것으로 기대된다. 예상대로 대조군인 스페로이드를 처리하지 않은 부갑상선 제거 쥐의 경우 9일 이내 모두 사망했다.
부갑상선은 갑상선 뒤편에 위치해 부갑상선 호르몬을 분비하는 주요 기관으로 우리 몸의 칼슘 대사를 조절하는 역할을 담당한다. 부갑상선은 갑상선암 수술이나 갑상선기능항진증에 의해 전체 또는 일부의 기능이 손상되어 부갑상선기능저하증을 일으키고 결국에는 칼슘 대사 이상으로 신경, 근육, 골격 및 신장 등에 질환을 일으킨다.
현재까지 부갑상선기능저하증의 치료는 평생 동안 칼슘과 비타민 D를 복용해야 하며, 정기적으로 칼슘과 비타민 D 농도를 측정하여 적절한 농도를 유지하고 있는지 확인해야 한다. 최근에는 합성 부갑상선 호르몬을 매일 주사하는 방법도 제안되었으나, 가격이 비싸고 호르몬 투여에 따른 부작용으로 최장 2년만 사용 가능하다.
이번 연구 결과는 생체소재 분야의 권위있는 학술지인 ‘악타 바이오메터리얼리아(Acta Biomaterialia; IF, 6.03)’ 온라인판에 최근 발표됐다.
[이병문 의료전문 기자]