기형종 유발 세포 선택적 제거…전분화성 세포 제어 기술 개발

국내 연구진, 항체 복합체 기반 전분화성 세포 제어 기술 개발

▲미분화 줄기세포 표적 항체-약물 복합체 제작 모식도 (B-D) 항체-약물 복합체의 분자량 및 약물 방출 거동 설명도 (사진= 한국생명공학연구원 제공)

［메디컬투데이 박수현 기자］

국내연구진이 항체 기반 표적 제어기술을 줄기세포 치료에 적용해 기형종 유발 세포들만 제거하는 항체-약물 복합체 기술 확보에 성공했다.

한국생명공학연구원은 바이오신약중개연구센터 이장욱 박사팀(교신저자: 이장욱 박사, 제1저자: 박종진 박사)이 기형종(teratoma)을 유발할 수 있는 전분화성 세포들을 선택적으로 제거할 수 있는 전분화성 줄기세포 특이 항체-약물 복합체를 개발했다고 26일 밝혔다.

줄기세포 기반 세포치료제의 임상 진입 및 신약개발 성공을 위해서는 분화 후 이식에 있어서 발생되는 기형종(Teratoma) 형성 위험성을 해소해야만 한다.

특히, 인간 배아줄기세포를 비롯해 유도만능줄기세포가 가지는 전분화능(Pluripotency)은 신경세포, 간세포, 심장세포, 혈관세포 등 다양한 조직 세포로의 분화에 중요한 역할을 한다.

이와 관련해 그간 다수의 줄기세포 연구가 기능성 세포치료제 분야의 폭발적인 성장에 견인 역할을 해왔으나, 특정 세포(신경전구세포)로의 분화 유도 후에도 남아있는 미분화 줄기세포 또는 전분화능 보유 세포들의 존재 등으로 여전히 임상 적용에 제한적이다.

이러한 가운데 연구팀은 전분화성 줄기세포 특이적 표지인자(Dsg2)와 이에 대한 항체 (K6-1)를 기반으로, 특정 세포로 분화 유도된 세포에서 기형종 형성을 유발하는 군을 선택적으로 분리/제거시킬 수 있는 기술 확보에 성공한 것이다.

처음에는 현재 기술 수준을 고려하면 단일 세포 형태로 동정/분리가 진행되는 항체 기반 FACS 또는 MACS 기술이 활용되고 있으나, 분화된 세포 또는 조직을 온전한 상태로 분리하기에는 한계가 있어 세포 생존율 및 실제 생체 내 치료 효능 저하가 예상되었다.

이에 연구팀은 K6-1 항체와 세포사멸인자(DOX)가 결합된 항체-약물 복합체를 제작했으며, 이후 이 복합체가 K6-1 항체에 의해 미분화 줄기세포에 선택적으로 전달되고, 세포 내로 이입된 세포사멸인자가 효과적으로 세포사멸(Apoptosis)을 유도시킴을 확인했다.

더 나아가 연구팀은 해당 복합체가 선처리한 미분화 줄기세포가 그 전분화능 (Pluripotency)를 잃어 기형종(Teratoma)이 형성되지 않음을 전임상 동물모델에서 검증했다.

주목할 점은, 분화 유도된 세포를 단일 세포 형태로 해리/분리시키지 않고도 남아있는 미분화 줄기세포를 효과적으로 제거시켰고, 분화세포 기능성에 영향을 주지 않았다는 것이다.

이러한 사실은 현재 다수 개발된 전분화능 줄기세포 기반 세포치료제의 치료 유효성 및 기능성을 유지하면서, 분화 후 일부 남아있는 미분화 줄기세포로 인한 안전성 문제의 해결 가능성을 시사한다.

연구책임자인 이장욱 박사는 “동 연구 성과는 항체 기반 표적 제어기술을 줄기세포 치료 안전성 제고에 적용한 유의미한 결과”라고 설명했다.

이어 “이미 또는 새로이 발굴되는 미분화 줄기세포 표적과 이에 결합하는 항체를 폭넓게 활용하여 난치성, 퇴행성 질환에 효과적 세포 치료제뿐만 특정 조직 또는 장기로 분화시킬 수 있는 줄기세포 재생의료 연구에도 큰 기여를 할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국생명공학연구원이 추진하는 ‘고효율 맞춤표적항체 기반기술 구축사업’과 ‘항체 기반 파킨슨병 세포치료제 파이프라인 구축사업’의 지원으로 수행됐으며, 바이오소재 분야의 세계적 저널인 바이오메테리얼지(Biomaterials, IF 10.317) 8월 13일자(한국시각 8월 12일) 온라인 판에 게재됐다.
메디컬투데이 박수현 기자(psh5578@mdtoday.co.kr)
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