박훈준 교수(서울성모병원 순환기내과) 연구팀이 기능이 다른 두가지 줄기세포를 동시에 이용한 심근경색 치료법을 개발하고 심장기능의 회복 과정을 규명했다. 이번 연구는 홍콩시립대 반기원 교수, ㈜티엔알바이오팹 문성환 교수가 함께 교신저자로 연구하고 포항공대 조동우 교수, 건국대 정형민 교수가 참여했다.   

심근경색이 발생하면 심장근육과 혈관이 동시에 극심하게 손상되는데 이때 손상된 심장은 자체적인 재생이 불가능하기 때문에 다른 심장이나 인공펌프를 이식해야 한다. 보다 근본적인 치료를 위해 줄기세포를 이식해 손상된 심장을 재생하려는 시도가 있었으나, 이식 후 줄기세포가 생존하지 못하는 문제가 발생했다.

박훈준 교수 연구팀은 이러한 문제들을 해결하기 위해 심장을 재생시킬 줄기세포인 ‘유도만능줄기세포’와 이 줄기세포가 주변조직에 붙어 생존하도록 돕는 ‘중간엽줄기세포’를 추가하는 전략을 활용했다.

유도만능줄기세포를 심장근육세포로 분화시킨 후 이식함으로써 심장근육의 치료를 빠르게 진행시키고, 여기에 중간엽줄기세포를 패치형태로 심장 외벽에 부착함으로써 심장혈관의 재생을 촉진시켰다. 중간엽줄기세포는 세포를 보호하고 성장시키는 인자가 지속적으로 분비되면서 유도만능줄기세포의 생착을 높여주고 심장 조직의 재생을 돕는 역할을 한다. 이 결과, 약 8주 후 심장의 기능이 크게 향상되었고 손상되었던 근육과 혈관도 상당 부분 재생된 것으로 나타났다. 
연구팀은 이번 연구를 통해 각기 다른 기능을 가진 다른 두 가지 유래가 다른 줄기세포를 손상된 심장 조직에 부착된 중간엽줄기세포 패치에서 분비되는 다양한 성장인자들의 자극을 통해 손상 조직의 주변 혈관이 재생 및 신생혈관이 빠르게 형성됨으로써 이식된 심근세포의 생착과 생존률을 높여 심장의 기능이 회복될 수 있음을 규명했다. 이로써 줄기세포 이식 간의 세포접착 및 이식 성공률 향상이 기대되며, 줄기세포 기반 새로운 세포치료법의 개발 가능성을 제시했다.

박훈준 교수는 "특성․기능이 다른 두 가지 줄기세포를 각각 다른 방법으로 심장에 이식하는 창의적이고 혁신적인 방법ˮ이라며, "줄기세포를 기반으로 하는 심장재생 치료법의 새 패러다임을 제시했다ˮ 고 의의를 밝혔다.

한편 이번 연구는 저명한 국제학술지 ≪네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)》에 2019년 7월호에 ‘Dual stem cell therapy synergistically improves cardiac function and vascular regeneration following myocardial infarction’라는 제목으로 게재되었다. 

[그림1] 심장패치(중간엽줄기세포)와 심근세포(유도만능줄기세포) 이식을 이용한  심근경색 치료
  

[그림2] 심장패치(중간엽줄기세포)와 심근세포(유도만능줄기세포) 이식 후, 세포 생착 및 성숙화