생명연, 혈액 속 지질 신호물질로 '성숙 심근세포' 만든다

S1P 활성화로 심근세포 분화율 90%↑…성인 심장과 기능 비슷

심근경색 동물모델서 심장 기능 검증, 신약·재생의료 활용 기대

[대전=뉴시스] S1P S1PR1 신호 활성화를 통한 인간만능줄기세포 유래 심근세포의 기능 향상 및 심근경색 회복 연구도.(사진=생명연구원 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 혈액 속 지질 신호물질로 인간만능줄기세포를 성인 심장에 가까운 기능을 갖는 심근세포로 만드는 기술이 국내연구진에 의해 개발됐다.

한국생명공학연구원은 줄기세포융합연구센터 손미영·이미옥 박사팀이 혈액 속 생리활성 지질인 '스핑고신-1-인산(S1P)'과 이를 인식하는 수용체 'S1PR1'이 심근세포의 분화와 성숙을 촉진하는 핵심 신호임을 규명했다고 1일 밝혔다.

기존 인간만능줄기세포(hPSC) 유래 심근세포는 어린 아기세포 수준으로 실제 성인 심근세포보다 성숙도가 낮아 박동이 약하고 불규칙하며 세포주에 따라 분화 효율에도 차이가 있다.

이번에 연구팀은 소 혈청을 넣었을 때 줄기세포의 심근세포 분화가 촉진되는 현상에 주목해 혈청 속 성분을 분석하고 S1P와 S1PR1의 역할을 규명한 결과, 인간만능줄기세포에 S1P 또는 S1PR1 선택적 작용제인 SEW2871을 처리하면 심근세포로 분화한 세포가 90% 이상으로 늘고 성숙도와 기능적 특성이 향상되는 것을 확인했다.

이렇게 만들어진 심근세포는 세포 크기가 커지고 심장 근육을 이루는 구조가 촘촘하게 정렬됐으며 박동 신호와 전기적 특성도 기존보다 규칙적이고 강해졌다.

반대로 유전자 가위 기술인 CRISPR-Cas9으로 S1PR1 유전자를 제거한 세포에서는 S1P를 처리해도 심근세포로 제대로 분화하지 못해 S1P-S1PR1 신호가 분화와 기능적 성숙에 핵심적인 역할을 한다는 사실도 밝혀냈다.

이어 연구팀은 심근경색에 걸린 실험동물에 이번 기술로 만든 성숙한 심근세포를 이식, 손상된 심장의 펌프 기능이 크게 회복되며 심장이 딱딱하게 변하는 섬유화 현상이 현저히 줄고 이식된 세포가 심장조직에 잘 정착하는 치료효과를 입증했다.

심근세포 분화율을 90% 이상으로 높이고 세포의 성숙도와 기능을 향상시켜 신약의 심장독성 평가 및 심근 재생치료 등에 활용될 것으로 기대되는 이번 연구 결과는 국제학술지 'Experimental & Molecular Medicine'에 최근 게재됐다.

손미영 생명연 박사는 "혈액 속 신호물질을 활용해 줄기세포 유래 심근세포의 분화효율과 기능적 성숙도를 동시에 향상시킨 성과라며 "향후 사람 유래 심장 모델을 활용한 신약 안전성·유효성 평가와 심장 재생의료 기술 개발에 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.


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