건국대학교와 서울대학교 공동 연구팀이 줄기세포가 분비하는 엑소좀(Exosome)을 활용해 손상된 말초신경의 재생 효과를 높일 수 있는 새로운 치료 기술을 개발했다. 연구 성과는 차세대 무세포(Cell-free) 재생의학 기술로 발전할 가능성을 인정받으며 국제학술지에 게재됐다.

 건국대학교 줄기세포재생공학과 조쌍구 교수 연구팀은 서울대학교 치의학대학원 장미숙 교수 연구팀과 공동으로 줄기세포 엑소좀의 생산성과 치료 효능을 동시에 향상시키는 기술을 개발했다고 밝혔다. 연구 결과는 나노바이오 분야 국제학술지 'Journal of Nanobiotechnology'(IF 15)에 지난 6월 25일 온라인 게재됐으며, 우수성을 인정받아 생물학연구정보센터(BRIC)의 '한국을 빛내는 사람들(한빛사)' 논문에도 선정됐다.

 말초신경병증은 외상과 당뇨병, 항암치료, 자가면역질환 등으로 말초신경이 손상돼 만성 통증과 감각 이상, 운동 기능 저하를 유발하는 질환이다. 현재는 진통제와 항경련제 등을 이용한 증상 완화 치료가 주를 이루고 있어 손상된 신경을 근본적으로 회복시키는 치료법 개발이 의료계의 과제로 꼽혀왔다.

 연구팀은 기존 2차원 배양 방식의 한계를 극복하기 위해 와튼젤리 유래 중간엽줄기세포를 혈관 내 전단응력을 모사한 3차원 동적 배양 환경에서 배양한 뒤 성장인자인 TGF-β3를 이용해 자극하는 기계화학적 프라이밍(Mechanochemical Priming) 기술을 적용했다.

 이를 통해 기능이 강화된 재생성 엑소좀(MCR-EV)을 확보했으며, 기존 방식과 비교해 생산 수율은 약 5배, 순도는 약 3배 향상시키는 데 성공했다. 또한 엑소좀의 크기와 형태 등 본래의 생물학적 특성은 유지하면서 치료 효능을 높였다고 연구팀은 설명했다.

 분석 결과 새롭게 개발된 엑소좀에는 신경 재생과 항염증, 세포 보호에 관여하는 다양한 마이크로RNA(miRNA)가 풍부하게 포함된 것으로 확인됐다. 이어 진행된 탈수초화 척수 절편과 좌골신경 압박손상 동물모델 실험에서는 기존 엑소좀보다 신경세포 사멸과 염증 반응을 효과적으로 억제했으며, 슈반세포 활성화와 재수초화, 축삭 재생을 촉진하는 것으로 나타났다.

 또한 손상으로 발생하는 근위축과 조직 섬유화를 줄이고 운동 기능 회복과 통증 민감도 개선 효과도 확인돼 말초신경병증 치료의 새로운 가능성을 제시했다.

 조쌍구 교수는 "이번 연구는 줄기세포 엑소좀의 생산성과 치료 효능을 동시에 향상시켜 부작용이 적은 무세포 치료제 개발 가능성을 높였다는 점에서 의미가 크다"며 "근본적인 치료제가 부족한 말초신경병증 치료를 위한 새로운 재생의학 전략으로 발전하고, 임상 중개연구와 사업화로 이어질 수 있도록 지속적인 연구를 이어가겠다"고 말했다.

 이번 연구에는 건국대학교 곽연주 박사와 여한철 박사, 전혜민 석사연구원이 공동 제1저자로 참여했으며, 조쌍구 교수와 서울대학교 장미숙 교수가 교신저자를 맡았다. 연구는 범부처 재생의료기술개발사업(KFRM), 한국연구재단(NRF), 서울 지역혁신중심 대학지원체계(RISE) 사업의 지원을 받아 수행됐다.

 한편 이번 연구에는 건국대학교 기술지주회사 자회사인 스템엑소원(StemExOne) 연구진도 참여했으며, 개발된 엑소좀 생산 및 치료 기술은 향후 사업화를 추진할 예정이다.