당뇨 환자들에게 흔한 배뇨기 장애 질환인 저활동성 방광을 줄기세포로 치료할 수 있는 가능성이 제시됐다.
서울아산병원은 신동명 울산대의대 세포유전공학교실 교수, 김승후 생화학분자생물학교실 교수, 박주현 비뇨의학과 교수 연구팀이 당뇨로 인한 저활동성 방광 동물모델에게 중간엽 줄기세포를 1회 투여한 결과 배뇨기능 장애가 유의미하게 개선됐다고 밝혔다.
저활동성 방광은 방광 근육이 잘 수축하지 않아 소변을 제대로 배출하지 못하는 질환이다. 주요 증상은 약한 소변 줄기, 배뇨 시작 지연, 잔뇨 등인데 병이 진행될수록 환자들의 삶의 질이 떨어진다.
연구팀은 당뇨 환자들이 겪는 저활동성 방광을 근본적으로 치료하기 위해 방광의 신경과 배뇨근을 재생시키는 줄기세포 치료제를 개발해 전임상 효능 평가를 실시했다.
먼저 베타세포를 파괴하는 약물인 스트렙토조토신(streptozotocin)을 쥐에게 저용량 투여해 저활동성 방광 모델을 만들었다. 스트렙토조토신을 투여받은 군에서는 배뇨 간격, 잔뇨량, 방광 용적이 현저히 증가하고 배뇨압은 감소하는 배뇨기능 장애가 확인됐다.
반면, 기능성 강화 중간엽 줄기세포(PFO-MSC)를 1회 투여받은 군에서는 배뇨기능 장애가 유의미하게 개선됐으며 방광 내 염증 반응과 배뇨근 손상도 호전됐다. 이런 효과는 4주 이상 지속해 장기적인 치료 효과를 보였다.
특히 방광에 이식된 PFO-MSC는 배뇨근 내에서 근육 단백질(a-SMA)을 발현시켜 배뇨근 재생에 직접 관여하는 것으로 확인됐다. 이 세포를 고순도로 분리해 단일세포분석을 한 결과 근육 전구 세포의 분자학적 특성이 나타났다. 이로써 연구팀은 당뇨로 인한 저활동성 방광 질환에서 기능성 강화 중간엽 줄기세포의 치료 작용을 뒷받침하는 근거를 확보했다.
이번 PFO-MSC는 연구팀만의 최적의 저분자 화합물 배양 기술을 통해 개발됐다. 유전자 조작 없이 단일 공정으로 중간엽 줄기세포의 특성을 유지하면서 생착률과 항산화능을 높인 치료제다.
신 교수는 “이번 연구에서 개발한 PFO-MSC는 임상에 바로 적용할 수 있는 상용화 단계의 성체 줄기세포 치료제로서 줄기세포 기능 강화를 위한 핵심 원천기술이 될 것”이라고 말했다.
박 교수는 “그동안 저활동성 방광은 완치가 어려워 많은 당뇨 환자들이 배뇨 장애는 물론 일상생활에서 여러 가지 문제를 겪어왔다”며 “줄기세포 치료가 환자들의 삶의 질 개선에 큰 도움이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 ≪임상 및 중개의학(Clinical and Translational Medicine, 피인용지수 7.9)≫ 최근호에 게재됐다.