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성인의 피부세포를 혈관세포로 분화시키는 기술 개발

성인의 피부세포를 혈관세포로 분화시키는 기술 개발 : 작성자, 작성일, 조회수, 보도시작시간,보도시작일, 첨부파일 정보 제공
작성자 관리자
작성일 2021-04-19 조회수 4,703
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성인의 피부세포를 혈관세포로 분화시키는 기술 개발

보건산업진흥원 지원받은 서울대 김효수, 한정규 교수 연구팀 연구 성과

고품질의 혈관내피세포를 고효율로 유도할 수 있는 기술 확립

허혈성 혈관질환 치료를 위한 세포 치료술 진척 기대

 

 

한국보건산업진흥원(원장 권순만)은 서울대학교병원 순환기내과 김효수, 한정규 교수 연구팀이 인간의 성인 피부세포를 직접 고품질의 혈관내피세포로 효율적으로 전환시키는 기술을 개발했다고 밝혔다.

 

피부세포를 이용해 손상된 혈관을 재생시킬 수 있는 가능성을 보여줌으로써, 허혈성 혈관질환 치료에 획기적인 전기가 마련될 것으로 기대된다.

 

허혈성 혈관질환은 전세계 주요 사망원인의 수위를 다투는 질환으로 협심증(1), 심근경색(2), 허혈성 뇌졸중, 말초혈관질환 등이 이에 해당하는 질환들이다. 허혈성 혈관 질환의 치료를 위해 스텐트삽입(3), 혈관우회술(4), 약물요법 등이 이용되고 있으나, 막히거나 좁아진 혈관을 건강한 혈관으로 되돌리는 근원적 치료와는 거리가 멀다.

 

건강한 혈관을 재생하고자 하는 시도는 지난 20여년 넘게 활발히 시도되어 왔다. 그러나 배아줄기세포(5)나 유도만능줄기세포(역분화줄기세포)(6)를 이용한 기술은 윤리적인 문제, 종양발생가능성, 고난도의 기술요구 등 여러 한계가 남아있다. 또한 성체줄기세포(7)를 이용한 기술은 치료에 이용할 수 있는 세포의 숫자가 작고 효율이 낮다는 한계를 넘지 못하고 있다. 본 연구팀의 피부세포를 혈관내피세포 직접 전환 연구는 이러한 한계를 극복하는 새로운 패러다임의 세포 및 유전자 치료 방침을 제시하였다.

 

김효수, 한정규 교수 연구팀은 이전연구에서 생쥐의 피부세포를 역분화줄기세포 등 중간과정 없이 바로 혈관내피세포로 이형(異形) 분화(8) 시킬 수 있음을 세계 최초로 규명한바 있다. 후속연구로 인간의 성인 피부세포를 혈관내피세포로 직접 효율적으로 전환하는 기술을 개발한 성과이다.

 

연구팀은 성인 인간의 피부 섬유모세포에 마우스 혈관내피세포 직접 전환에 사용된 5개의 유전자를 바이러스를 이용해 과발현시켰다. 여러 조합의 실험을 통해 최종적으로 혈관내피세포로의 전환을 효과적으로 유도하는 3개 유전자 조합(Er71, Klf2, Tal1)을 찾아냈다.

 

나아가 중간엽세포와 상피세포간의 이행을 조절하기 위해, 관련 유전자인 TWIST1의 발현을 siRNA로 억제시킴과 동시에 당뇨병 약제로 사용되기도 하는 로시글리타존(rosiglitazone)을 처리하고, 혈관내피세포 특이 마커인 VE-cadherin 발현 세포를 선택적으로 분리한 후 2주간 추가 배양하는 과정을 거침으로써 가장 효율적으로 혈관내피세포로의 전환을 유도하는 기술을 확립하였다.

 

이렇게 만들어진 세포는 성인 인간의 유도혈관내피세포 (iEC: induced endothelial cell)’로 명명되었으며 혈관내피세포의 모양과 성상과 함께 유전학적(genetic), 후성유전학적(epigenetic) 특성도 실제 혈관내피세포와 유사하였다.

 

이 유도혈관내피세포는 3차원 배양에서 혈관을 형성하였으며 다리혈관을 제거한 실험용 쥐의 다리에 주사하였을 때 새로운 혈관을 형성하면서 혈류가 회복되어, 향후 세포치료술로의 개발 가능성을 보여주었다.

 

특히 연구팀이 개발한 기술은 유사한 다른 기술과 비교하여 가장 효율적인 혈관내피세포 전환이 가능하였으며 정통 혈관내피세포에 가장 흡사한 세포를 유도하였다. 다시 말해서 고품질 혈관내피세포를 효율적으로 만들어낼 수 있는 기술이다.

 

김효수 교수는인간성인 피부세포를 고품질의 혈관내피세포로 전환할 수 있는 효율적인 기술을 개발했다. 허혈성 혈관 질환의 새로운 치료 패러다임의 세포 치료와 유전자치료 양 쪽으로의 발전 가능성을 보여주는 중요한 기술로 향후 허혈성 혈관 질환 치료에 중요한 전기가 마련 될 것으로 기대한다.”라고 말했다.

 

이번 연구는 보건복지부 및 한국보건산업진흥원에서 지원하는 연구중심병원 육성 R&D와 첨단의료기술개발사업으로 수행되었으며, 바이오소재 분야 최고 권위지인 Biomaterials () (Impact Factor 10.317)2021324일자로 게재되었다.

게재 논문 정보

 

- 저널명: Biomaterials(IF 10.317)

해당 MATERIALS SCIENCE, BIOMATERIALS 분야 top 1 저널

- 논문명: Direct Conversion of Adult Human Fibroblasts into Functional Endothelial Cells Using Defined Factors

- 저자정보: (1저자) 한정규 교수 (서울대학교병원)

(1저자) 신영철 (서울대학교)

(1저자) 손민환 (서울대학교)

(교신저자) 김효수 (서울대학교, 서울대학교병원)

문의

서울대학교/서울대학교병원 김효수 교수 (02-2072-2226, (e-mail) hyosoo@snu.ac.kr)

서울대학교병원 한정규 교수 (02-2072-4870, (e-mail) hpcrates@gmail.com)

 

붙임

1. 연구의 의의

2. 연구 활용 방안 모식도

3. 용어설명