외상성 뇌 손상을 회복시키는 효과를 보인 새로운 치료법에 대한 연구 결과가 나왔다. 게티이미지

줄기세포 유래 생체소재를 전달물질과 함께 외상을 입은 뇌에 주입했더니 뇌 기능이 회복되는 효과가 나타났다는 연구 결과가 발표됐다.

분당차병원 신경외과 한인보 교수와 미국 럿거스대학교 이기범 교수 공동 연구팀은 ‘외상성 뇌 손상’ 치료를 위한 새로운 플랫폼을 개발했다고 21일 밝혔다. 이 연구는 재생의학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 게재됐다.

외부 충격 등으로 뇌가 손상되면 치료를 하더라도 해당 부위에 신경 염증과 혈관 기능 이상, 신경세포 및 지지세포 손실 등 다양한 2차 손상이 진행된다. 이는 정상 조직의 세포에도 영향을 미쳐 회복을 더욱 어렵게 하는 요인으로 꼽히며, 결과적으로 운동·기억·인지 기능 저하까지 부를 수 있다. 수술이나 약물치료는 출혈·부종·염증 등을 완화해줄 수는 있지만 손상된 신경 자체를 재생시키는 근본 치료는 거의 불가능한 한계가 있었다.

연구진은 이런 문제를 풀기 위해 인간 유도만능줄기세포(hiPSC)로부터 세포외소포체(EV)를 생산한 뒤 손상된 뇌에 넣어 치료 효과를 낼 수 있는지 확인하기로 했다. 세포외소포체는 세포 내에서 만든 단백질이나 RNA 등의 물질을 밖으로 내보내는 미세한 입자로, 손상 조직의 회복과 염증 조절에 효과가 있다고 알려지면서 최근 줄기세포 연구에서 각광받고 있다.

다만 세포외소포체만 단독으로 사용했을 때는 치료가 필요한 지점까지 효과적으로 전달되지 않거나 유지되는 시간이 짧고 활성도도 충분하지 않은 점이 난관이었다. 연구진은 해결책으로 세포외소포체와 함께 젤라틴 기반의 생체 적합 하이드로젤(수분 함량이 많은 고분자 물질)을 손상 부위에 주입하는 방법을 썼다. 이 하이드로젤은 뇌 조직과 유사한 탄성을 지니면서 손상 부위에 밀착해 세포외소포체를 서서히 방출하는 효과를 나타냈다. 이로써 손상된 뇌에 오랜 시간 지속적으로 치료 신호가 전달되게 한 것이다.

새로운 치료법의 효과를 분석하기 위해 실험동물을 대상으로 효과를 확인한 결과, 손상된 뇌 조직의 병변 크기가 40% 이상 감소한 것으로 나타났다. 또한 신경세포와 혈관이 재생되면서 신경의 연결부인 축삭이 재형성되고, 염증 억제 및 운동·인지 기능 회복 등의 효과도 보인 것으로 확인됐다.

연구진은 향후 척수손상, 허혈성 뇌질환 등 다양한 신경계 질환 치료에도 이 치료법을 확대 적용할 수 있을 것으로 전망했다. 한인보 교수는 “이번 연구는 외상성 뇌손상 치료의 핵심 문제인 2차적 염증 반응과 신경회복 실패를 동시에 해결할 수 있는 새로운 접근법을 제시했다”며 “저산소 조건에서 유래한 세포외소포체의 생물학적 신호를 생체적합 하이드로젤을 통해 안정적으로 전달함으로써 임상적으로 적용 가능한 신경재생 치료 전략의 가능성을 입증했다”고 밝혔다.