스위스 바젤대의 이반 마틴 교수팀은 비강연골세포를 관절염 환자의 무릎에 이식해 관절염에 걸리지 않는 건강한 연골 형성에 성공했다는 논문을 최근 ‘사이언스 중개 의학’에 발표했다. 마틴 교수팀은 비강연골세포를 무릎 연골에 맞게 배양하는 기술을 터득하는데 15년의 세월을 쏟아 부은 끝에 쥐와 양을 거쳐 2명의 환자에 대한 이식수술에 성공했다. 미국 건강의학 매체 스탯뉴스는 9월 1일(현지시간) 마틴 교수와 일문일답을 통해 그 내용을 정리했다.
-무릎의 골관절염에 관심을 기울이게 된 것은 언제부터인가?
“15년의 세월이 필요했다. 인간의 무릎 연골조직을 3차원 크기 및 형태로 만들어내기 위해서 든 시간이다. 그 방법을 알아낸 뒤 다양한 임상연구에 이식하기 시작했다.”
-그러한 목표달성을 위해 어떤 단계를 거쳐야 했는가?
“인공으로 배양된 연골조직이 원래의 연골조직과 다른 환경에서 어떻게 행동할지 조사해야 했다. 무릎관절의 경우엔 인공 배양 연골조직의 시험관 배양과 동물실험을 거쳤다.”
-이번 논문의 핵심 메시지는 무엇인가?
“가공된 비강연골세포가 연골조직을 재생시킬 수 있을 뿐만 아니라 염증신호에도 강한 것으로 밝혀졌다. 염증신호는 골관절염 환자의 경우처럼 퇴화된 관절에서 높고 강하게 나타난다. 따라서 가공연골은 무릎연골을 대체하면서 관절염의 위험도 줄여준다.”
-생명공학적으로 만들어진 코 조직이 원래대로 기능할 거라고 예상했나? 왜 무릎 조직으로 대체하는 것보다 나은 건가?
“놀라운 결과였다. 그렇지만 우리는 비강연골세포가 배아상태에서 눈이나 뇌처럼 인체에서 위계질서가 높은 조직을 만들어내는 신경능(neural crest)에서 기원함을 보여주는 전형적 유전자를 가지고 있다는 걸 알고 있었다. 그래서 비강연골세포는 관절의 연골세포보다 재생능력이 높고 또한 가소성이 높아 다른 환경에 적응할 수 있다.”
-전에도 비슷한 시도가 있었는가?
“과거에는 똑같은 무릎세포, 그러니까 관절연골세포에서 세포를 채취해 같은 관절에 주입해왔고 지금도 하고 있다. 우리는 다른 비강연골세포를 이용하고 이식하기 전에 무릎관절로 기능할 수 있게 생체공학적으로 조직한다. 우리는 단순히 완충세포를 주입하는 것이 아니라 효과적인 연골조직을 주입한다.”
-어떤 과정을 거쳐야 하는가?
“우선 국소 마취하에 직경이 밀리미터 수준으로 작은 비강 격막에 대한 작은 조직검사를 한다. 이 작은 조직으로부터 비강연골세포를 분리해서 실험실에서 배양한다. 충분한 용량이 확보되려면 2주 정도의 시간이 필요하다. 그런 다음 콜라겐으로 만든 스펀지로 된 캐리어에 옮긴다. 여기서 무릎에 맞는 연골조직으로 발달시키는데 다시 2주가 더 걸린다. 총 4주 후에 성숙한 연골 조직을 환자에게 이식한다.”
-새로운 인공연골은 얼마나 지속가능한가?
“이렇게 생체공학적으로 만들어진 연골조직이 이식된 두 환자는 그 덕에 무릎 전체를 교체할 필요가 없어졌다. 이식된 지 2년이 넘었지만 장기적으로 무슨 일이 일어날지는 모른다. 그래서 한동안은 인공연골이식과 자체적으로 연골을 생성하도록 수술하는 2가지 치료법을 병행하는 것이 현실적이다. 또 동시 약물치료나 표적물리치료를 도입할 필요가 있을 수도 있다.”
-류마티스관절염이 아니라 골관절염에 집중하고 있는데?
“우리는 염증이 직접적 원인이 아닌 골관절염을 목표로 삼고 있다. 예를 들어 관절의 비정상적인 부하를 유발하는 골관절염이다. 인공연골이 이식된 두 환자는 무릎 중간이 아픈 내측골관절염을 앓고 있다 다음 목표는 슬개골과 대퇴골 일부가 아픈 슬개대퇴골관절염이다.”