천식은 알레르기 염증에 의해 기관지가 반복적으로 좁아지는 호흡기 질환으로, 기관지 확장제나 항염증제 등으로 호흡 곤란, 기침과 같은 증상을 조절할 수 있다. 하지만 중증 천식으로 진행되면 기도 구조가 변할 수 있고, 폐 조직이 딱딱하게 굳는 섬유화도 발생할 수 있다.

기존 중증 천식 치료제로는 손상된 폐 조직을 회복시키기 어려워 줄기세포 치료법이 활발하게 연구되는 가운데, 최근 국내 연구진이 줄기세포를 이용한 난치성 천식 치료제 개발 가능성을 열어줄 핵심 인자를 입증했다.

울산의대 서울아산병원 세포유전공학교실 신동명 교수·주혜인 박사(사진 왼쪽부터), 세포치료센터 류채민 박사팀은 유전자 발현을 조절하는 전사 활성화 인자2(ATF2) 단백질이 중간엽줄기세포의 치료 효과를 결정하는 핵심 인자임을 입증하고, 천식 동물 모델에게 ATF2를 증가시킨 중간엽줄기세포 치료제를 적용한 결과 기관지 염증이 절반 수준으로 감소했다고 최근 밝혔다.

중간엽줄기세포는 다양한 세포로 분화가 가능하고 항염증 기능이 있어 줄기세포 치료제의 주 원료로 쓰인다. 하지만 중간엽줄기세포를 배양할 때 세포 내 활성산소가 발생해 항염증 기능이 감소되는 한계가 있다.

이러한 한계를 극복하기 위해 신 교수팀은 중간엽줄기세포를 배양할 때 비타민 C 유도체(AA2G)를 처리하는 선행 연구를 진행했고, 그 결과 중간엽줄기세포의 항산화 기능이 높아지는 것을 확인했다.

이번 연구로 신 교수팀은 AA2G 처리를 통해 중간엽줄기세포의 항산화 기능을 높이는 과정에서 전사 활성화 인자2(ATF2)의 발현과 활성도도 함께 증가한다는 사실을 밝혀냈다.

나아가 유전자 조작을 통해 중간엽줄기세포에서 ATF2의 발현을 증감시켰더니 중간엽줄기세포 치료 효과의 핵심인 자가 재생 능력, 손상 조직으로 이동하는 능력, 항염증 능력, 혈관 형성 능력 역시 증감하는 것을 확인했다.

그 동안 꾸준히 난치성 질환 치료를 연구해온 신 교수팀은 난치성 중증 천식에도 중간엽줄기세포 치료를 활용할 수 있을 것으로 판단해, 천식 동물 모델에 ATF2의 발현이 증가된 중간엽줄기세포 치료제를 투여했다.

그 결과 일반 줄기세포 치료제를 투여했을 경우와 비교해 기관지 염증세포 수가 약 50% 감소하고, 폐 섬유화도 약 70% 감소한 것으로 나타났다.

신동명 울산의대 서울아산병원 세포유전공학교실 교수는 “이번 연구로 ATF2가 줄기세포의 치료 효과를 조절하는 핵심 인자라는 것을 증명했다. 연구 결과를 바탕으로 고도화된 줄기세포 치료제가 개발된다면 난치성 천식을 치료할 수 있는 가능성이 열릴 것으로 보인다”고 말했다.

류채민 울산의대 서울아산병원 세포치료센터 박사는 “난치성 천식 환자에게 첨단재생의료기술의 단초를 제공했다는 점이 이번 연구가 가지는 의의라고 할 수 있다. 앞으로도 다양한 연구팀과 협업해 난치성 질환 극복을 위한 차세대 줄기세포-재생의료 치료기술 개발에 기여하겠다”고 말했다.

한편 이번 연구 결과는 네이처 자매지이자 생화학분자생물학 분야 저명 학술지인 ‘실험 및 분자 의학(Experimental & Molecular Medicine, 피인용지수 12.137)’에 최근 게재됐으며, 한국연구재단의 중견연구자지원사업, 이공학개인기초 기본연구사업, 창의·도전연구기반지원사업과 범부처재생의료기술개발사업의 지원을 받아 진행됐다.