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탯줄조직 줄기세포를 통한 혈우병치료제 연구

기사승인 2021.11.22  17:12:51

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혈우병A 환자에게 부족한 8인자를 보충할 방법으로 아기의 탯줄 세포를 사용하는 것이 혈액질환에 효과적이고 더 저렴한 치료적 접근법일 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

이 연구결과는 "향후 연구들이 세포와 분자 요소에 대해 더 잘 이해하고 다른 임상적으로 실행 가능한 세포 유형에서 높은 수준의 8인자의 발현을 촉진할 수 있는 토대를 마련한다"고 이 연구의 수석 저자인 Graça Almeida-Porada박사는 보도 자료에서 전했다. Almeida-Porada는 노스 캐롤라이나에 있는 WFIRM(Wake Forest Institute for Regenerative Medicine)의 교수이자 태아기 연구 및 치료 프로그램의 대표이다.

이 연구는 "혈우병A를 치료하기 위한 태아기의 8인자 전달 최적의 자가 세포 플랫폼 조사"라는 제목으로 발달 생물학 저널에 발표되었다.

혈우병A에 대한 표준 치료는 출혈을 방지하기 위해 누락된 8인자의 단백질의 주입을 일상적으로 받는 8인자 대체 치료로 구성되며 환자들은 통상적으로 일주일에 2-3회 가량 치료 받는다. 이러한 치료법이 질병의 임상 관리에 큰 변화를 일으키고 환자의 수명을 증가시켰지만, 환자 한 명당 연간 25만 달러 이상의 비용이 들며 여전히 전 세계 환자의 약 75%는 이 치료법을 사용할 수 없다.

게다가, 약 3분의 1의 환자들이 투여된 8인자에 대해 중화 항체를 발현하여 그 효과를 떨어뜨리고 최악의 경우 8인자를 무용지물로 만들기 때문에, 환자들은 "평생 질병 관리를 보장할 수 없다"고 연구원들은 보고했다. "오랜 지속 기간을 제공하는 더 효과적이고, 쉽게 이용할 수 있고, 저렴한 치료법이 시급하다"라고 Almeida-Porada는 말했다.

이에 따라 같이 유전자나 세포 플랫폼을 통한 8인자의 잠재적 전달은 혈우병A의 장기적인 치료를 제공하는 유망한 접근법으로 부상했다. 또한, 혈우병 환자의 약 4분의 3이 혈우병에 가족력이 있고 선천적 혈우병의 진단은 임신 7주 내에 나올 수 있다는 것을 고려하면, 태아기 치료가 가능할지도 모른다.

50개 이상의 임상 세포 이식의 결과와 함께 수십 년에 걸친 연구는 8인자를 전달하고 태어나기 전에 질병을 바로잡기 위해 세포를 사용하는 것을 지지하는 "세포 기반 태아기 안전과 방대한 잠재력"을 보여주었다고 Almeida-Porada는 말했다.

이제 Almeida-Porada와 그녀의 팀은 장기간적으로 8인자를 제공하기 위해 쉽게 사용할 수 있는 세포 패널 중 최적의 세포 유형을 조사하는 데 초점을 맞췄다. "우리는 태아기나 이른 시기의 산후 치료와 가장 관련이 있는 세포 유형에 초점을 맞췄고 이 세포 유형은 이상적으로는 환자 스스로에게 있을 수 있다"라고 Almeida-Porada는 덧붙였다.

여기에는 양수, 탯줄, 골수 유래 중간엽 줄기세포(MSCs)와 탯줄의 혈관내피전구세포(EPCs)가 포함되었으며, 모두 실험실에서 배양되었다. 중간엽 줄기세포는 많은 다른 세포 유형으로 성장시킬 수 있는 반면, EPC는 혈관을 형성하는 세포로 성장시킬 수 있다. EPC는 8인자의 활동을 연장시키고 면역 반응을 유발하는 능력을 감소시키는 운반 단백질인 폰빌레브란트인자(vWF)를 자연적으로 생성하므로 이상적인 후보 물질일 수 있다.

연구원들은 8인자를 만들기 위한 지침을 제공하는 유전자의 버전 8인자를 운반하기 위해 유전적으로 변형된 세포의 능력을 평가했고, 이어서 응고인자의 활성 형태를 생산했다. 폰빌레브란트인자의 수치 또한 각 세포 유형에서 평가되었다.

결과는 평가된 모든 세포 유형이 8인자 전달 매개체로서 실행 가능한 후보였으나 모두 다른 수준의 8인자 및 폰빌레브란트인자를 생성했음을 보여주었다.

"비슷한 특성에도 불구하고, 이 세포들은 8인자를 생성하는 능력이 현저하게 다르다"라고 Almeida-Porada는 말했다.

특히 탯줄 조직에서 추출한 혈관내피전구세포는 8인자 수치가 가장 높고 유전자 변형 후 혈류 활동이 가장 강한 것으로 나타났다. 이 세포들은 유전자 조작 후 8인자를 생성하는 능력에서 인체의 주요 생산자로 생각되는 인간 간내 혈관내피세포(HHSECs)를 훨씬 능가한다.

이전의 발견과 일관되게, 혈관내피전구세포는 유전자 변형 이전에 폰빌레브란트인자의 가장 큰 생산자였다. 하지만 놀랍게도, 수정된 8인자 유전자의 도입 이후 탯줄에서 유래한 중간엽 줄기세포가 1위를 차지하게 되었다.

유전자 조작 후, 탯줄의 중간엽 줄기세포는 간내 혈관내피세포와 유사한 8인자 수준과 응고 활동을 제공할 수 있었다.

양수의 중간엽 줄기세포는 골수 파생 세포보다 좋은 효과를 보였지만 여전히 탯줄에서 파생된 세포만큼 좋지는 않았다. 이는 태아 세포 기반 접근법이 실현 가능하지 않을 수 있음을 시사한다.

연구진은 탯줄이 "폐기된 조직이고, 쉽게 구할 수 있으며, 그것의 사용은 윤리적 영향을 미치지 않는다"는 사실과 함께 탯줄에서 유래한 혈관내피전구세포와 중간엽 줄기세포는 "8인자 및 다른 유전자 생성물의 세포 전달 매개체에 특히 매력적인 후보가 될 것"이라고 보고했다.

그들은 또한 이 세포들이 가장 높은 자연 수준의 폰빌레브란트인자를 가지고 있기 때문에, 폰빌레브란트인자 생성과 유전자 변형 후 높은 수준의 8인자를 생산하는 능력 사이에 연관성이 있을 수 있다고 예상했다.

이러한 연구 결과는 "세포 기반 8인자 전달 수단으로 사용할 수 있는 유망한 후보들"과 "이러한 차이에 대한 기계적 기초를 정의하고 다른 임상적으로 가치 있는 세포 유형에서 높은 수준의 8인자 발현을 유도하기 위한 경로를 개발하는 방법을 향후 연구할 것이다"라고 연구원들은 보고했다.

"이 연구의 목표는 혈우병 환자 자신의 세포를 사용함으로써 혈우병 환자들에게 오래 지속되는 치료 옵션을 제공할 수 있는 것이다"라고 이 연구의 저자이자 WFIM의 책임자인 Anthony Atala박사가 말했다. 연구팀은 유전자 변형과 후속 8인자 생산의 효과를 개선하기 위한 잠재적인 방법을 적극적으로 연구하고 있다.

[육연희 기자]

육연희 기자 Yeonhee@newsfinder.co.kr

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