심근경색으로 손상된 부위의 혈관과 심장근육을 재생시키는 바이오잉크 심장패치가 개발됐다.
가톨릭대 서울성모병원 순환기내과 박훈준 교수팀과 포스텍, 홍콩시립대 공동연구팀은 성체줄기세포의 기능을 극대화시킬 수 있는 생체 내 자극(in vivo priming) 전략으로 패치형 심근경색 치료제를 개발했다고 국제학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 발표했다.
이번 연구에는 가톨릭중앙의료원 산하 가톨릭세포치료사업단의 골수유래 중간엽 줄기세포(가톨릭 마스터세포)와 ㈜에스엘바이젠이 개발한 GF(간세포성장인자) 발현 엔지니어링 줄기세포가 이용됐다.
연구팀은 이들 줄기세포를 장진아 교수팀이 제공한 심장유래 세포외기질 바이오잉크에 총 1× 106개(1:1)를 넣은 3D 심장패치를 제작했다.
세포를 넣을 때는 100cGy의 방사선을 조사했다. 체내에서 장기 생존시 발생할 수 있는 안전성 문제를 차단하고 세포의 분열과 분화를 조절하기 위해서다.
연구팀은 심장패치의 효과를 알아보기 위해 심근경색군 및 단독세포패치군과 골수유래 중간엽 줄기세포/HGF 발현 엔지니어링 중간엽 줄기세포의 혼합세포군을 비교하는 동물실험을 실시했다.
심근경색 동물모델에 3D 심장패치를 이식한 결과, 혼합세포군은 심근경색 대조군 및 단독세포 패치군에 비해 좌심실의 심구혈률과 구획단축률이 향상됐다. 심근경색 후 유발되는 섬유화를 줄이고 모세혈관 밀도도 높여 재형성(adverse remodeling) 방지 효과도 나타났다.
박훈준 교수는 "골수유래 중간엽 줄기세포와 HGF를 발현하는 엔지니어링 줄기세포를 혼합한 3D 심장패치는 임상 적용 가능성이 있는 새로운 복합세포 융합 플랫폼으로서 기존 줄기세포치료의 한계를 극복한 점에서 의의가 크다"면서 "기존 치료법으로 완치가 불가능한 중증 허혈성 심장질환 환자들에게 새로운 치료 기회가 열릴 것"이라고 강조했다.
한편 이 연구는 한국연구재단의 신진연구지원사업, 바이오의료기술개발사업, 대통령 포스트닥 펠로우십 및 IITP 명품ICT인재양성사업의 지원을 받았다.