피부세포를 역분화줄기세포 등 중간 과정 없이 바로 혈관세포로 만들 수 있음이 국내 연구팀에 의해 세계 최초로 밝혀졌다. 쉽게 얻을 수 있는 피부세포를 이용해 손상된 심혈관의 재생 가능성이 제시되어, 심혈관질환 치료에 획기적인 전기가 마련될 것으로 기대된다.

서울대학교병원 순환기내과 김효수[사진], 한정규 교수 연구팀은 피부세포를 역분화줄기세포로 유도한 후 다시 혈관내피세포로 분화시키는 과정 없이, 바로 혈관내피세포로 이형(異形) 분화시킬 수 있음을 최초로 규명했다.

건강한 혈관을 되살리는 방법으로 배아줄기세포나 유도만능줄기세포(역분화줄기세포)로부터 혈관내피세포를 분화시키는 연구가 진행되어 왔으나 윤리적 문제와 종양발생가능성, 배양 중 이종(異種) 동물세포 오염 위험, 고난도의 배양 조건 등 기술적 한계가 있었다. 본 연구팀은 피부세포를 직접 혈관세포로 분화시키는 방법을 개발하여 이러한 한계들을 극복했다.

연구팀은 실험용 생쥐의 피부에서 섬유모세포를 분리했다. 여기에 배아발생과정에서 혈관내피세포가 생기는데 중요한 역할을 하는 11개 유전자를 바이러스를 이용해 과발현 시켰다.

연구팀은 11개 유전자가 과발현된 섬유모세포 중 일부에서 혈관내피세포에서 특이적으로 발현하는 타이투 수용체(Tie2)가 발현함을 발견했고, 11개 유전자 중 가장 효과적이고 효율적으로 Tie2 발현을 유도하는 5개 유전자 조합을 찾아냈다.

5개 유전자가 과발현된 섬유모세포는 혈관내피세포와 유사한 형태로 탈바꿈하였고, 연구팀은 이를 유도혈관내피세포라 명명하였다.

유도혈관내피세포는 실제 혈관내피세포와 유사한 형태와 성상, 유전적 특징을 나타내었고, 배양접시 위에서 모세혈관을 형성했다.

연구팀은 다리 혈관을 묶어 허혈을 유도한 실험용 쥐를 대상으로 섬유모세포를 주사한 그룹(대조군)과 유도혈관내피세포를 주사한 그룹(비교군)으로 나눠 새로운 혈관 형성과 혈류회복의 정도를 비교하였다.

그 결과 비교군이 대조군에 비해 혈류회복이 2배 가까이 호전되었다. 이는 주입된 유도혈관내피세포가 새로운 모세혈관을 형성하였기 때문임을 형광염색을 통한 현미경적 검사로 확인하였다.

지난해 통계청 자료에 의하면 심장질환은 한국인 사망원인 2위에 올랐다. 이 중 협심증, 심근경색 등 허혈성 심혈관질환이 가장 큰 비중을 차지했다. 치료를 위해 스텐트시술, 관상동맥우회수술, 약물요법 등이 이용되고 있으나, 막히거나 좁아진 혈관을 건강한 혈관으로 되돌리는 근원적 치료와는 거리가 멀다.

김효수 교수는 “세포의 이형(異形)분화에 대한 새로운 분자생물학적 이해를 제공한 성과이다” 라며 “본 연구결과, 쉽게 얻을 수 있는 세포로부터 다량의 혈관세포를 바로 순수하게 만들어냄으로써 혈관재생 치료법에 획기적인 변화를 가져올 것이다. 현재 추진 중인 국가줄기세포은행 구축에 중요한 모멘텀이 될 것이다” 라고 말했다.

이 연구는 2013년 11월 미국심장협회 (Americal Heart Association) 연례 학술대회 석상에 한정규 조교수가 발표하였으며, 학술대회에서 공식적으로 발행하는 AHA Daily News에 올해의 연구 성과 중 하나로 비중 있게 소개되었다.

본 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 주도하는 바이오 의료기술개발사업의 지원과 보건복지부 선도형 특성화 연구사업의 일환인 세포치료사업단의 지원으로 이뤄졌다.