국내 연구진이 참여한 한미(韓美)국제공동연구팀이 조혈줄기세포를 저(低)산소압 상태에서 채취하면, 줄기세포 회수율이 기존보다 10배 이상까지 증가하는 것을 입증해 이식 가능한 골수가 부족한 상황을 획기적으로 개선할 수 있는 기술을 개발했다.

한양대학교(총장 이영무) 김계성 교수(의생명공학전문대학원 의생명과학과), 순천향대 이만렬 교수가 줄기세포 분야의 세계적 석학인 미국 인디애나대 할 브록스마이어(Professor Hal E. Broxmeyer, Indiana University School of Medicine, USA) 석좌교수와 공동으로 참여한 국제공동연구팀은 조혈줄기세포를 채취할 때 저(低)산소압 상태를 유지하면 산소 접촉에 의한 급격한 손상을 예방할 수 있는 고효율 조혈줄기세포 채취 기술을 개발했다.

이 연구는 한국연구재단 및 한국보건산업진흥원 지원사업으로 수행됐고, 연구결과는 세계적 권위의 학술지인 셀(Cell)지 6월 11일자 온라인에 게재됐다. (논문명 :Enhancing Hematopoietic Stem Cell Transplantation Efficacy by Mitigating Oxygen Shock)

우리 몸 장기 내 산소농도는 평균 1%이며, 이와 같은 저(低)산소압 상태에서 우리 몸의 항상성을 유지하는 모든 생리 작용이 이뤄진다. 기존의 골수 채취 방법으로 조혈줄기세포를 채취하면 생체 내 산소압 보다 훨씬 높은 과도한 산소농도(대기 21%)에 조혈줄기세포가 노출돼 줄기세포 기능에 악영향을 줄 수 있을 것이라는 가능성이 제기돼 왔다.

연구팀이 제안한 ‘생리 범위를 초과하는 산소농도에 의한 손상’(EPHOSS; Extra Physiologic Oxygen Shock/Stress) 기전은 대기 중 산소농도에서 채취된 조혈줄기세포는 급속하게 회복 불가능하게 손상을 받게 된다는 것이다. 결국 줄기세포로서의 성질을 잃어버리게 돼 조혈줄기세포 수 감소 및 기능 저하로 인해 골수이식 후 치료 효과가 저하되는 것을 입증했다.

이를 예방하기 위해 완벽하고 지속적인 저(低)산소농도에서 조혈줄기세포를 채취 하면 골수 내에 존재하는 조혈줄기세포를 수와 기능 면에서 손상 없이 채취할 수 있어 골수이식 의료 기술의 획기적인 향상을 기대하고 있다.

연구팀은 조혈줄기세포가 과도한 산소농도에 노출되면 미토콘드리아 투과성 전이 기공(mitochondrial permeability transition pore)이 활성화 돼 활성 산소종(種)(reactive oxygen species; ROS)이 세포질 내로 방출돼 세포가 손상 되는 기전을 밝혔으며, 이 회복 불가능한 손상은 저(低)산소압 농도에서 조혈줄기세포를 채취하거나 또는 사이클로스포린 에이(cyclosporin A) 처리를 통해 예방돼 고기능 조혈줄기세포를 고효율로 채취할 수 있는 방법을 제시했다.

연구팀은 “이번에 개발된 저산소농도 유지 조혈줄기세포 채취 방법은 골수이식 기술을 획기적으로 향상 시킬 수 있는 방법을 제시했다”며 “만성적 결핍에 의해 고통 받고 있는 골수이식 의료 환경에 전환점을 제공할 것”으로 기대하고 있다.

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