기존 조영제에 면역염증 완화시키는 생체소재 주입...세포이식 성공 가능성 높여

한양대 생명공학과 이동윤 교수팀이 세포 이식분야에서 면역염증 반응을 억제시키는 치료용 조영제(contrast agent)를 개발했다고, 한양대가 9일 밝혔다. 이 교수팀은 자기공명영상(MRI) 촬영검사 과정에서 조직과 혈관을 잘 볼 수 있게 사용되는 조영제에 면역염증 반응유도인자 활성을 억제하는 생체소재를 입혀 면역염증을 제어하는 조영제를 만들었다. 

이렇게 개발된 조영제는 독성 없이 이식용 (줄기)세포치료제 내부로 흡수될 수 있고, 기존 조영제와 같은 기능을 유지하며 세포이식 부위의 면역염증 반응을 잘 제어할 수 있었다. 이를 통해 세포치료제 고유의 치료 효능을 극대화시킬 수 있었으며, 활용범위가 넓어 향후 다양한 세포이식 분야에서 사용될 수 있을 것으로 예상된다.

통상 제1형 당뇨치료는 정상인의 인슐린을 분비하는 췌도세포를 당뇨환자의 간(肝)에 이식해 치료한다. 하지만 이식받은 환자에게 면역반응과 즉각적 혈액 매개 염증반응(Instand blood-mediated inflammatory reactions, IBMIR) 등이 발생해 치료효과가 떨어지는 경우가 많이 발생한다. 

이런 면역거부 및 염증반응에는 이식된 세포의 DAMP(damage-associated molecular pattern) 분자 때문인데, 이 교수팀은 ‘초기 면역거부 및 염증반응에서 크게 관여하는 DAMP분자를 제어한다면 성공적 세포이식치료가 가능할 것’이란 가설을 세우고 치료법을 고안했다. 

가설에 따라 연구진은 주요 DAMP분자 중 하나인 HMGB1(High mobility group box-1)의 활성을 제어하는 글리시리진-글리콜키토산을 나노입자에 코팅해 새로운 조영제를 개발했고, 염증반응이 완화됨을 확인했다. 
  이어진 실험에서 연구진은 해당 조영제를 넣은 췌도세포와 간엽줄기세포를 제1형 당뇨 동물모델에 이식했을 때 장기간(1개월)동안 혈당을 조절하며 면역반응을 억제하는 것을 확인했다. 또 MRI를 통해 이식된 세포의 위치 및 상태를 장기간 모니터링 할 수도 있었다. 

이번 연구로 개발된 면역염증 제어형 조영제는 제1형당뇨 치료를 위한 췌도세포 외에도 면역거부 및 염증반응으로 인해 결과가 좋지 않았던 다양한 세포이식 분야에서 활용될 수 있다는 점에서 그 의의를 갖는다.

보건복지부 한국보건산업진흥원과 과학기술정보통신부 한국연구재단의 지원을 받아 진행된 이번 연구는 의생명분야 및 의공학 분야 세계적 학술지 「바이오메터리얼스 저널(Biomaterials, IF=15.304)」에 8월 초 게재됐다. 

해당 논문 (제목 : DAMP-modulating nanoparticle for successful pancreatic islet and stem cell transplantation)은 한양대 생명공학과 김형식 박사와 장수빈 석사 및 삼성서울병원 진상만 교수가 공동 제1저자로 참여하고, 한양대 이동윤 교수와 삼성서울병원 김재현 교수가 교신저자로 참여했다.

(a) 치료용 세포이식 시 염증반응을 억제하고 모니터링 가능한 ‘염증제어형 조영제’ 모식도 (b) 염증제어형 조영제의 작용기전 모식도
(a) 치료용 세포이식 시 염증반응을 억제하고 모니터링 가능한 ‘염증제어형 조영제’ 모식도 (b) 염증제어형 조영제의 작용기전 모식도

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