송순욱 인하대교수, 세계 최초로 줄기세포를 통한 면역질환 치료 작용기전 규명

이식편대숙주질환, 급성 췌장염 등 면역질환 줄기세포치료법 개발 기대

아주경제 박흥서 기자 =인하대(총장‧최순자) 송순욱 교수(사진) 연구팀이 세계 최초로 중간엽줄기세포(이하, 줄기세포)를 통한 면역질환 치료 작용기전을 규명했다.

송순욱 교수[1]

줄기세포가 면역질환 치료에 효과가 있을 것이라는 점은 알려졌으나 구체적으로 어떻게 면역세포에 작용하는지를 밝힌 것은 최초다. 이에 따라 줄기세포를 활용한 뚜렷한 치료법 개발 방향 제시가 가능할 것으로 전망된다.

송 교수 연구팀의 논문 ‘ICOSL을 발현하는 골수유래 중간엽줄기세포에 의한 조절 T세포 유도효과'(ICOSL expression in human bone marrow-derived mesenchymal stem cells promotes induction of regulatory T cells)가 네이처 자매지인 '사이언티픽 리포트'(SCIENTIFIC REPORTS)에 지난 14일자에 실리며 그 가치를 인정받기도 했다.

송 교수 연구팀이 새로 규명한 내용은 줄기세포가 어떻게 면역질환을 치료할 수 있는지에 대한 구체적인 작용기전이다.

기존에 두루뭉술하게 알려진 작용기전은 줄기세포가 면역질환을 억제하는 면역세포인 '조절 T세포'에 관여한다는 정도였다.

면역세포 중 단백질 CD4를 발현한 ‘T세포’(이하 'CD4 T세포')가 비정상적으로 체내 조직을 공격하는데 '조절 T세포'가 'CD4 T세포'를 억제해 치료효과를 낼 수 있을 것이라는 내용 정도였다.

이처럼 조절 T세포의 유도에 관해서는 구체적인 조절인자나 작용 기전에 대해 거의 알려진 바가 없었다.

특히, 면역질환 발생 시 염증반응이 일어나는데 이때 줄기세포 표면에 ‘ICOSL’ 단백질 발현이 보고된 바는 있으나 그 기능에 관해서도 알려지지 않았다.

송 교수 연구팀은 그 동안 밝혀지지 않았던 줄기세포에서 발현되는 ICOSL 표면단백질이 조절 T세포에 미치는 영향을 처음으로 규명함으로써 줄기세포를 통한 면역질환 작용기전을 설명해 냈다.

우선 고순도 단일클론 줄기세포를 이용해 조절 T 세포 유도조건에서 human CD4 양성 T세포와 공동배양 할 경우 줄기세포로부터 ICOSL 발현이 증가되고 더 많은 조절 T세포가 생성됨을 확인했다.

또 이러한 ICOSL 단백질이 PI3K-Akt 경로를 활성화시킴으로써 조절 T세포의 분화와 증식을 촉진시킨다는 것도 알아냈다.

이를 토대로 줄기세포의 조절 T 세포 유도를 강화할 수 있는 주요 요인도 함께 탐색했다. 화학물질 인터류킨-1베타(Interleukin-1beta)가 줄기세포의 ICOSL 단백질 발현을 효과적으로 증가시켰으며, 더 많은 조절 T세포를 생성시킴으로써 효율적으로 줄기세포 기능을 강화할 수 있는 기술임을 제시했다.

아울러 특정 고순도 단일클론 줄기세포가 비클론성 줄기세포에 비해 조절 T세포의 생성률이 높았음을 확인했다.

이를 통해 ICOSL의 기저발현과 인터류킨-1베타에 의한 ICOSL의 유도성(생산되는 정도)이 높은 세포일수록 조절 T세포 유도능이 높다는 사실도 증명했다.

이로써 송 교수 연구팀은 지금까지 보고된 바 없는 줄기세포의 면역조절 기능 중 하나인 조절 T세포 유도에 관여하는 단백질인 ICOSL의 기능을 규명해냈다. 이는 줄기세포의 기능 강화 기술의 토대가 될 것으로 기대되고 있다.

송 교수 연구팀은 이를 통해 면역질환인 이식편대숙주질환, 급성 췌장염, 아토피, 류마티스 관절염 등의 경우 ‘CD4 T세포’ 억제가 효과적인 치료법이 될 수 있음을 다시 확인했다.

현재 송 교수 연구팀은 이러한 면역질환 줄기세포치료제들을 개발하고 있으며 이식편대숙주질환을 대상으로는 2상 임상시험에 진입한 상황이다.

송 교수는 “세계최초로 관련 작용기전을 규명할 수 있었던 데에는 연구진이 자체 개발한 원천기술인 '층분리배양법'의 영향이 컸다"며 "우리 기술로 고순도의 줄기세포를 얻는 ‘층분리배양법’으로 연구를 진행할 수 있었기에 치료 작용기전을 밝히는 연구들이 보다 쉽게 진행될 수 있었으며, 향후 추가적인 작용기전 연구 결과들도 발표한 예정”이라고 말했다.