KIST 김상헌 박사는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 줄기세포사업의 일환으로 ‘3차원 세포 배양 및 그 응용 기술’을 개발하여 3차원 세포조직화기술을 이용한 피부성형재건, 말초동맥폐색질환 치료제의 원천 및 응용기술을, 세포치료제 산업화 기업인 ㈜에스바이오메딕스(대표이사 강세일)에 기술이전한 바 있다.(2016년 4월)

중증하지허혈은 허벅지·종아리·발 등 하지 부분에 혈액을 공급해주는 주요 혈관이 막혀 발병하는 말초동맥질환의 심각한 단계를 지칭한다. 말초동맥질환은 흡연, 고혈압, 당뇨 등 다양한 원인에 의해 악화하며 궤양이나 발끝이 썩어 들어가는 중증하지허혈로 발전하게 된다.

현재 중증하지허혈과 같은 말초동맥폐색질환 치료제는 거의 없다. 이러한 질환의 치료를 위해서는 동맥우회술과 경피적 혈관성형술이 있으나, 수술의 위험성 및 치료효율의 감소 등의 문제점이 있다. 현행 치료기술의 한계를 극복하고, 허혈증상을 개선할 수 있는 줄기세포 3차원 미세조직체 기술은 기존 세포치료기술과의 차별성 및 독창성을 지니고 있다.

KIST 김상헌 박사팀은 중증하지허혈 세포치료제를 개발하기 위해, 줄기세포가 접착할 수 있는 새로운 생리활성 단백질을 개발하고, 이 단백질을 시판되는 배양접시에 간편하게 코팅하여 줄기세포를 3차원  스페로이드(Spheroid) : 다수의 세포가 덩어리 형태로 뭉친 세포 원형 집합체 스페로이드로 배양시켰다. 배양된 스페로이드를 주사제와 혼합하여 중증하지허혈 질환자의 환부에 주사하면 염증 억제 및 혈관 생성을 통해 환부의 통증 및 괴사를 억제하여 치료할 수 있다.

 
연구진은 후보 줄기세포치료제를 혈관이 완전히 제거된 실험용 쥐에 투여하여 다양한 재생효과를 검증한 결과, 기존의 방법에 비해 생체 내에서 주입한 줄기세포의 높은 생착율 및 혈관신생능력 뿐만 아니라, 염증에 의한 섬유화가 억제되어 우수한 조직재생 능력을 확인하였다.

KIST 김상헌 박사는 “개발한 줄기세포 3차원 미세조직체는 간단한 제조공정과 세포 생착율 및 혈관신생이 우수하고, 허가가 다소 쉬운 성체줄기세포를 활용한 것으로 치료제로서 상용화에 가장 근접해 있다고 할 수 있다.” 그리고 “본 기술은 성체줄기세포뿐만 아니라 역분화/배아줄기세포 유래의 다양한 세포에도 응용할 수 있고, 적응증도 넓힐 수 있는 원천기술로써 활용할 수 있다”라고 밝혔다.

이번 성과는 보건복지부(장관 박능후) 첨단의료기술개발사업 지원으로 KIST와 ㈜에스바이오메딕스가 공동연구를 통해 개발한 ‘스페로이드 형태의 성체줄기세포 집합체’를 이용한 중증하지허혈 세포치료제 이며, 임상시험 승인은 국내에서 첫 번째 사례이다. 이번 임상시험은 말초동맥 협착 및 폐색 질환에 의한 중증하지허혈 환자를 대상으로 24주간 안전성 및 유효성을 평가하기 위한 연구로 삼성서울병원 혈관외과에서 올해 상반기부터 시행될 계획이다.

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