간질성방광염은 원인이 밝혀지지 않아 확실한 치료방법이 없는 난치성 질환으로 알려져 있는데, 줄기세포를 이용해 간질성방광염의 치료 가능성을 열어줄 연구결과가 발표됐다.
간질성방광염은 방광 내에 점막 출혈이나 궤양이 발생해 아랫배에 극심한 통증을 일으키고 심각한 빈뇨 증상으로 일상생활을 어렵게 하는 비뇨기계 질환이다.
울산의대 서울아산병원 주명수(비뇨의학과), 신동명(의생명과학교실), 김준기(의공학연구소) 교수팀은 간질성방광염 모델 쥐의 방광 내벽에 줄기세포를 투여한 결과, 줄기세포를 단 1회만 투여했음에도 방광 점막 출혈과 궤양이 없어져 방광기능 이상과 병리학적 소견들이 모두 호전됐다고 최근 밝혔다.
특히 이번 연구에서 주명수 교수팀은 이식된 줄기세포가 실제 쥐의 방광 내에서 어떻게 분화되는지 알아보기 위해 고해상도 생체 영상기법을 새롭게 개발했다.
간질성방광염 모델 쥐의 방광 내에 형광물질을 입힌 줄기세포를 주입한 후 세포를 다각도로 정밀하게 관찰할 수 있는 공초점현미경과 직접 제작한 직경 1mm의 소동물용 미세 방광내시경을 이용하여 42일 동안 줄기세포를 관찰했다.
그 결과 줄기세포 주입 후 방광 내벽에 혈관이 형성되고, 형광물질을 입힌 줄기세포가 살아있는 세포로 분화되어 점점 줄어들면서 42일째에는 형광물질이 모두 소멸된 것을 확인하였다.
즉 줄기세포가 쥐의 방광에서 모두 살아있는 세포로 분화되었다는 것을 현미경과 소동물용 미세 방광내시경을 통해 직접 관찰하는 데 성공한 것이다.
또한 연구팀은 쥐의 방광 조직검사를 시행해 점막 출혈과 궤양이 발생했던 방광벽이 정상으로 호전된 것을 확인하였다. 간질성방광염의 경우 방광 조직에서 염증을 일으키는 비만세포(mast cell, 면역세포의 일종)가 다량 발견되는데 줄기세포 주입 후 비만세포가 줄어든 것도 확인하였다.
이번 간질성방광염 모델 쥐에 사용된 줄기세포는 인간 배아줄기세포에서 유래한 분화한 다분화능 줄기세포로 몸속에서 다양한 형태의 줄기세포로 분화가 가능하며 효과와 안전성이 입증되어 향후 임상연구에 사용하기 위해 줄기세포 치료제로 승인을 받을 예정이다.
신동명 울산의대 의생명과학교실 교수는 “이번 연구는 기초와 임상 두 분야가 유기적으로 협력해 고해상도 생체 영상기술을 활용한 줄기세포 치료의 기전을 규명했다는 데 큰 의미가 있다.”고 밝혔다.
또한 김준기 서울아산병원 의공학연구소 교수는 “이번 연구결과를 기반으로 소동물 장기별 맞춤형 미세 내시경 개발 원천기술 확보의 선점 가능성이 높아졌다.”고 전망했다.
이번 연구결과는 간질성방광염을 극복하기 위한 줄기세포 치료법의 개발과 치료기술을 고도화하기 위한 영상기법을 함께 개발했다는 점을 높이 평가받아 생물의학 연구 분야 권위지인 ‘세라노스틱스(Theranostics, Impact Factor : 8.537)’지 최신호에 게재됨과 동시에 표지 논문으로도 선정되었다.
한편, 이번 연구는 보건복지부 보건의료기술 연구개발사업(줄기세포-재생의료)의 지원을 받아 줄기세포 치료법을 임상에 적용하기 전 동물 모델에서 효능을 알아보는 전임상시험을 진행하였다.
