한국보건산업진흥원(원장 이영찬)은 서울대 김인규 교수팀의 연구를 통해 “우수한 항산화제인‘글루타치온(Glutathione)’이 줄기세포 치료효과에 밀접한 관계가 있으며, 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다”고 10일 밝혔다.

줄기세포는 자가복제 능력(self-renewal)과 여러 종류의 다른 세포로 분화할 수 있는 다분화 능력(pluripotency)을 가진 세포로 손상받은 조직을 재생할 수 있다. 이러한 특성을 바탕으로 줄기세포는 그동안 마땅한 치료법이 없었던 만성, 난치성, 퇴행성 질환을 치료할 수 있는 새로운 대안으로 주목받고 있다. 줄기세포치료의 임상적용 가능성을 높이기 위해서는 다른 치료법과 마찬가지로 안전성과 유효성을 확보하는 기술이 무엇보다 중요하다. 그러나 현재 줄기세포를 평가하는 기술은 미흡한 실정이다.

줄기세포는 신체 내에서 저산소 구역에 존재하며 활성산소의 발생을 차단하여 그 특성을 유지한다. 이는 줄기세포의 자가복제 활성, 다분화 능력, 생존력, 유전체 안정성 등의 핵심 기능들이 산화 환원 신호전달에 의해 조절되며 활성산소는 분화관련 신호전달을 활성화시키기 때문이다. 글루타치온은 세포내에서 높은 농도 (대략 1-10 mM) 로 존재하며 대부분의 활성산소종과 반응하여 세포내 가장 주요한 항산화제로서 작용할 뿐 아니라 산화 환원 신호전달도 조절한다. 따라서 줄기세포의 기능과 글루타치온 수준은 매우 밀접한 관계에 있을 것으로 여겨져 왔다. 그러나 그동안 세포내 글루타치온 수준을 실시간으로 측정할 수 있는 방법이 없어서 그 상관성은 입증되지 못했다. 

연구팀은 항산화제인 글루타치온이 줄기세포 치료에 어떠한 효능을 가지고 있는지 확인하고자 글루타치온 농도를 실시간 확인 할 수 있는 ‘프레쉬-트레이서 개발 및 평가방법’을 구축하는 등 다양한 연구를 진행해 왔다.

연구 결과 중간엽 줄기세포를 계속 배양하거나 세포밀도를 낮게 유지할 경우 글루타치온 농도가 현저히 감소하는 반면, 글루타치온 농도가 높을수록 줄기세포의 자가 복제 활성 및 이동능이 높은 것으로 확인되었다.

또한 중증 천식 동물에 이식 시 생착이 잘 되는 것으로 관찰되었으며, 염증수치가 현저히 감소하는 등 천식치료에 효과가 뛰어난 것으로 나타났다.

연구를 진행한 서울대학교 김인규 교수는 “줄기세포 실시간 모니터링 시스템 개발을 통해 줄기세포의 품질 향상을 시킴으로써, 치료에 널리 활용될 수 있도록 힘쓸 것”이라고 전했다.

한편 이번 연구는 보건복지부 첨단의료기술개발사업 줄기세포·재생의료 실용화의 지원으로 수행되었으며, 국제 줄기세포학회 공식 학술지인 ‘스템셀 리포트(Stem Cell Reports)’에 1월 4일자로 게재됐다.

※ 참고자료
▲글루타치온(Glutathione) : 신체 내 존재하는 강력한 항산화제 성분으로, 노화방지에 뛰어나고 활성산소 억제 및 제거의 효과를 가지고 있으며 항산화 작용과 해독, 면역기능 강화의 효과를 가지고 있어 다양한 질병의 예방과 치료목적으로 사용

▲줄기세포 : 자가복제 능력(self-renewal)과 여러 종류의 다른 세포로 분화할 수 있는 다분화 능력(pluripotency)을 가진 세포로 손상 받은 조직을 재생할 수 있음

▲프레쉬-트레이서(FreSH-Tracer): 글루타치온 형광센서로, 살아있는 세포의 글루타치온 농도를 실시간으로 측정할 수 있는 혁신적 수단임

▲중간엽 줄기세포 : 골수 내에 존재하는 줄기세포로 배양 시 증식력이 탁월하고 임상적인 효용가치가 매우 높은 세포임

▲이동능 : 줄기세포가 손상부위에 도달하는 능력

▲생착 : 줄기세포가 손상 조직에 도달하여 붙는 것으로 손상 조직의 재생을 위해 반드시 수반되어야하는 과정