줄기세포를 이용한 새로운 퇴행성 관절염 치료법

65세 이상 노인 10명 중 8명이 앓고 있는 퇴행성 관절염에 대한 새로운 치료법이 개발됐습니다.

건국대 이정익 교수팀은 줄기세포(활막조직)와 연골세포를 배양, 혼합하여 얻은 '활막 연골 복합세포 이식체'를 손상된 관절 연골에 이식하여 퇴행성 관절염을 치료하는데 성공했습니다.
 
활막은 관절을 감싸고 있으면서 관절이 손상을 입을 경우 치유에 적극 관여하는 조직입니다.

이번에 개발한 이식체는 인공물질(담체)을 첨가하지 않고 세포(줄기세포, 연골세포)만으로 제작할 수 있어 인체에 안전하고, 줄기세포를 세포 이식체에 직접 혼합하여 제작과정을 단축시킬 수 있습니다. 

활막 연골 복합 세포 이식체의 현미경하 관찰상.* 적색부위는 연골세포를 녹색부위는 활막유래의 줄기세포를 나타냄.

또한 연골세포보다 2배 이상 빨리 자라는 줄기세포를 활용하여 환자의 연골조직 사용량을 현저히 줄일 수 있고, 체외배양시간도 절반으로 줄어 세포치료제를 준비하는데 필요한 조작과 비용을 줄이면서 대량 생산할 수 있게 됐습니다.

연구 이식체 속에 연골세포가 함께 있어 활막 줄기세포가 연골세포로 분화되는데 중요한 역할을 하였고, 이식체를 보다 신속하게 연골 변성 부위에 이식하여, 세포에게 유리한 체내 본래의 환경에서 연골조직으로 분화시켜 손상 연골을 재생, 수복시킬 수 있습니다.

신규 세포이식체에의 동물 이식실험*이식장면(좌측 및 중간) 이식완료(우측) 모습 (bar=5mm)

연구팀은 토끼를 이용한 실험에서 연골세포와 활막세포를 획득해 혼합한 후, 48~72시간 동안 배양한 결과 복합세포 이식체를 제작할 수 있었습니다.

특히 연구팀이 이식체를 연골 손상부위에 이식하자, 새로운 연골조직이 재생되어 정상적인 연골조직으로 분화된 것을 확인했습니다.

연골 손상 부위의 이식 후 8주 16주의 연골 재생관찰 이식의 유무에 따른 연골의 수복 상태의 비교. *세포를 이식한 토끼가 손상을 그대로 방치한 토끼에 비해 연골조직이 치료되어 정상 연골 조직으로 재생됨. (bar=5mm)

이번 연구결과는 근골격계 연구분야의 권위 있는 학술지인 'European Cells and Materials'지에 온라인(11월 9일자)으로 게재되었습니다.  
(논문명 : Transplantatation of scaffold-free spheroids composed of synovium-derived cells and chondrocytes for the treatment of cartilage defects of the knee)

이정익 교수(오른쪽 끝)와 이번 연구에 참여한 김현우 학생(오른쪽 두 번째) 및 연구원들

 용  어  설  명

담체(scaffold) :
인공물질로 제작된 생체재료들로서 세포를 이식할 때 목적에 따라 세포와 동시에 이식함. 생체친화성, 생체적합성이 요구되어지며, 종류에 따라서는 이식후 체내에서 흡수되기도 하고 남아있기도 하여, 체내에서 이물반응이나 염증반응 등의 문제를 야기하기도 함.

활막(synovial membrane) :
관절을 감싸는 조직으로 관절액을 생산함. 연골이 손상 입는 등 관절에 손상을 입게 되면 활막조직은 관절의 치유에 적극적으로 관여하며, 간엽계 줄기세포의 존재가 알려져 있음. 활막조직 유래의 간엽계 줄기세포는 연령에 관계없이 증식능력이 뛰어나며, 다른 조직 유래의 간엽계 줄기세포보다 연골세포로의 분화에 유리하다고 알려져 있음.