뇌와 같은 중추신경계가 손상된 환자를 유도만능줄기세포로 치료 및 회복시킬 수 있다는 연구결과가 나왔다. 연세대 의대 조성래 재활의학과 교수, 김형범 약리학 교수팀은 허혈성 뇌졸중을 유도한 생쥐에 다능성 유전자를 발현시킨 결과 운동기능이 향상됐다고 2일 밝혔다.

다능성 유전자는 유도만능줄기세포(IPS)의 구성체다. 2012년 노벨생리의학상을 수상한 야마나카 신야 일본 교토대 교수가 발견한 IPS는 피부처럼 성장이 끝난 체세포를 역분화시켜 다양한 세포로 성장할 수 있다. 조직재생을 위한 이식치료용 표적세포로 분화하거나, 난치성 질환의 병태생리를 연구하거나, 새로운 치료제 개발을 위한 약물스크리닝에 활용할 수 있다.

중추신경계는 다른 기관보다 재생능력이 떨어져 손상될 경우 영구적인 기능장애를 초래한다. 중추신경계질환 치료를 위해 성체줄기세포 이식이 시도되고 있지만 효과는 제한적인 실정이다.

이런 가운데 조 교수팀은 다능성 유전자를 생체내에 직접적으로 발현시켜 운동기능 회복과 치료 관련 기전을 확인했다. 연구팀은 실험용 쥐 62마리에 4가지(Oct4, Sox2, c-Myc, K1f4) 다능성 유전자를 삽입했다. 이어 경동맥을 20분간 막아 뇌에 대한 혈류공급을 일시적으로 중단해 허혈성 뇌졸중을 유도한 뒤 1주일 동안 독시사이클린(doxycycline)을 투여했다. 독시사이클린은 다능성 유전자의 발현을 돕는 역할을 한다.

1개월 뒤 독시사이클린 투여군은 식염수를 투입한 대조군 쥐와 달리 뇌실 주변에 있는 신경줄기세포가 증가했다. 또 운동협조기능을 담당하는 선조체에서 신경세포 성장에 필요한 물질을 공급하는 신경교세포가 유의하게 많아졌다. 특히 혈관생성과 신경세포 및 시냅스가 증가해 운동기능이 향상됐다.

김형범 교수는 “다능성 유전자가 생체내에 직접 발현하면서 뇌 신경줄기세포와 신경교세포가 증가했고 혈관생성과 신경보호 효과가 유도돼 운동기능이 향상된 것으로 생각한다”며 “향후 임상에 적용하려면 더 많은 연구가 필요하다”고 설명했다.
조성래 교수는 “이번 연구는 생체내 다능성 인자를 발현시켜 신경계질환 환자의 기능 회복을 유도한 첫 사례”라며 “뇌졸중뿐만 아니라 신경퇴행성질환에 대한 유전자치료법으로 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.