치매 줄기세포 치료제 최종 제형, 알츠하이머병 환자 뇌척수액으로 대체

나덕렬·장종욱 교수 연구팀, 뇌내 투여 줄기세포 치료제 변화 및 치료 제형 가능성 밝혀

줄기세포를 활용한 치매 치료제 개발에 한 발 짝 더 다가서게 됐다.

 

현재 개발 중인 치매 줄기세포 치료제는 동맥이나 정맥을 통해 간접 투여하거나 뇌실, 뇌내 등에 직접 투여하는 방식을 두고 연구가 한창이다. 그러나 정작 투여 후의 줄기세포가 어떠한 변화를 일으키는지에 대한 연구는 진행된 바가 없었다.

 

뇌신경센터 나덕렬·줄기세포재생의학연구소 장종욱 교수 연구팀은 알츠하이머병 환자의 뇌척수액에 노출된 중간엽줄기세포가 보이는 변화에 대한 연구 결과를 네이처 자매지 최근호에 발표했다.

 

뇌척수액은 중추신경계를 따라 흐르는 체액으로, 특히 알츠하이머병 환자의 뇌척수액에서는 알츠하이머병 바이오마커(원인 물질로 지목되는 아밀로이드 단백질과 타우 단백질)의 양을 측정하여 진단 지표로 활용하고 있다. 알츠하이머병 환자의 뇌척수액은 환자 뇌내 미세환경을 반영하기에, 치료제 투여 전후로 뇌척수액 내 바이오마커의 변화를 측정하여 치료 여부를 확인하고 있다. 

 

연구팀이 주목한 부분도 이러한 점이다. 연구팀은 실험실에서 배양한 중간엽줄기세포를 실제 알츠하이머 치매 환자에게서 얻은 뇌척수액에 노출시켜 알츠하이머병 뇌내에서 줄기세포 치료제가 보이는 변화를 확인하고자 했다.

 

나아가 환자 뇌척수액에 노출된 줄기세포가 알츠하이머병 치료 효능을 증진시키는 것을 확인하고, 환자 본인의 뇌척수액과 줄기세포를 합쳐 치료제에 직접 적용하는 방식을 고안해 냈다.

 

뇌의 가장 깊은 곳에 자리한 뇌실과 동일한 환경을 구현해 줄기세포 치료제가 어떤 반응을 보이는 지 살펴본 뒤, 이렇게 합쳐진 치료제를 다시 환자에게 투여하는 방식을 택해 안전성과 효과도 담보하게 됐다.

 

<배양한 줄기세포와 환자에게서 얻은 뇌척수액을 합쳐 만든 최종 제형을 환자에게 투여하는 모식도>

 

연구팀은 해당 연구 결과를 실제 치료제에 적용하기 위해 환자 뇌척수액을 제형으로 적용했으며, 현재 상용화된 일반 제형과 비교해 줄기세포에서의 변화를 확인했다.

 

연구팀에 따르면 치매환자에게서 얻은 뇌척수액에 줄기세포를 노출시킨 결과 중간엽줄기세포의 생존율과 줄기세포능(Stemness)의 변화가 관찰되지 않은 것으로 나타났다. 줄기세포능이란 세포 재생과 분화에 관여하는 줄기세포의 특성을 말하며, 줄기세포능이 유지돼야 치료제의 효과도 보장할 수 있다.

 

줄기세포능은 변화하지 않은 반면, 환자의 뇌척수액을 활용한 제형에서 발현 정도가 변화한 유전자들도 있었다. 이들 유전자들의 기능을 분석한 결과, 알츠하이머 치료 효능을 증진시킬 수 있는 신경세포 증식 및 재생 촉진, 세포사멸 억제 등과 관련된 것을 확인, 치료제로서의 성공 가능성을 높였다.

 

연구팀은 “연구 결과를 통해 향후 기존 줄기세포치료제의 최종 제형인 배지를 환자의 자가 뇌척수액으로 대체해도 안전하다.”며 ”오히려 줄기세포의 효능을 증진 시킬 수 있음을 기대할 수 있을 것”이라고 강조했다.

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