아주대 연구팀, 내인성 줄기세포 기반 조직 재생 펩타이드 개발 ‘성공’

   내인성 줄기세포 기반 인시츄 조직 재생 전략 이미지 [사진=아주대 제공]

아주대 연구팀이 인체 각 조직에 존재하는 내인성 줄기세포를 효과적으로 유도해낼 수 있는 신규 펩타이드를 개발하는데 성공했다.

아주대 최상돈 교수(생명과학과·대학원 분자과학기술학과)와 김문석 교수(응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과)·㈜메디폴리머 공동 연구팀은 14일 분자 역학 시뮬레이션을 통해 기존 물질보다 2~3배 뛰어난 내인성 줄기세포 이동을 가능케 하는 신규 펩타이드 물질을 개발했다고 밝혔다.

㈜메디폴리머는 김문석 아주대 교수가 설립한 난치성 질환 및 자가 힐링 줄기세포 치료제 개발사로 이번 개발은 손상된 인체 조직의 재생을 외부 줄기세포 투입 없이 유도해낼 수 있다는 점에서 심근경색과 퇴행성 관절염, 류마티스 관절염 등의 질환 치료에 널리 활용될 수 있을 것으로 보인다.

이같은 내용은 ‘정전기적으로 상호작용하는 하이드로겔을 활용하고 섭스텐스 P 유사체 및 혈관 내피 성장인자 모방 펩타이드를 이용한 내인성 줄기세포 기반 인시츄(라틴어로 "본래의 장소에, 원위치에"라는 의미로 줄기세포 연구에서는 조직 재생이 필요한 병변 부위에서 직접 작용한다는 뜻) 조직 재생(Endogenous Stem Cell-Based In Situ Tissue Regeneration Using Electrostatically Interactive Hydrogel with a Newly Discovered Substance P Analog and VEGF-Mimicking Peptide)’이라는 논문으로 국제 저널 '스몰(Small)' 최근 온라인판 표지논문으로 선정됐다.

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줄기세포(stem cell)는 여러 종류의 세포로 분화할 수 있는 미분화 세포를 말한다. 줄기세포는 한 개의 세포가 여러 종류의 다른 세포를 생산할 수 있어, 퇴행성 질환 치료의 새로운 대안으로 부상해왔다. 특히 내인성 줄기세포를 기반으로 조직 재생을 촉진하기 위한 화학 유인 물질의 사용이 최근 많은 주목을 받고 있다.

연구팀은 섭스텐스 P(substance P; SP) 유사체를 화학 유인 물질로 사용해 새로운 신규 펩타이드 물질을 개발했다. 이는 분자 역학 시뮬레이션을 통해 새로 발굴한 섭스텐스 P 유사체(SP1)를 효율적인 화학 유인 물질로 사용, 내인성 줄기세포 이동을 평가한 최초의 연구다.

연구팀은 SP1의 손실이 없는 로딩 주사용 제형을 제조하기 위해 양이온성 키토산 및 음이온성 히알루론산을 사용, 정전기 상호작용에 기초한 새로운 전략을 개발했다. 연구팀은 이번 연구를 통해 새로 발견한 SP1이 기존 SP보다 인간 중간엽 줄기세포의 이동 유도 능력을 2~3배 향상시킨다는 점을 확인했다.

동물 실험에서 연구팀은 SP1이 많은 수의 인간 중간엽 줄기세포를 하이드로겔 쪽으로 끌어당기고, 이후 혈관 내피 성장인자 모방 펩타이드가 혈관성 분화를 유도해냄을 확인한 것. 이러한 발견은 SP1-로딩된 하이드로겔이 내인성 줄기세포 기반 조직 재생을 촉진하는 유망한 전략임을 나타낸다.

연구팀은 “새로운 발견을 통해 손상된 인체의 조직 재생을 외부 물질의 투입 없이 더욱 효과적으로 내인적으로 유도할 수 있게 됐다”며 “심근경색, 퇴행성 관절염과 류마티스 관절염 등의 질환 치료에 획기적으로 응용될 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단의 미래소재디스커버리 사업 및 대학중점연구소 지원사업(분자과학기술연구센터)의 지원을 받아 수행됐다.