네이처셀 “퇴행성관절염 줄기세포치료 기전 확인···국제학술지 등재”

퇴행성관절염 토끼서 조인트스템과 TSP-2의 연골 재생 효과 확인

[아시아엔=이주형 기자] 바이오스타줄기세포 기술연구원 라정찬 박사팀과 충북대 김윤배 교수팀은 조인트스템의 기전연구를 통해 TSP-2가 인간지방유래 중간엽줄기세포(조인트스템)의 연골분화를 유도하는 것을 확인하고 인간지방유래 줄기세포가 토끼에서 퇴행성관절염 치료 효과가 있다는 연구 결과를 2019년 12월호에 발표하였다.

이에 따르면 바이오스타줄기세포 기술연구원 라정찬 박사팀과 충북대 김윤배 교수팀은 지방줄기세포 배양 과정 중에 TSP-2 처리한 결과, 이는 지방줄기세포의 연골생성 마커(SOX9 및 콜라겐II)와 연골분화 신호전달 유전자(JAGGED1 및 NOTCH3)의 발현을 증가시켜 TSP-2가 지방줄기세포의 연골생성을 촉진시킨다는 사실을 확인했다.

만성적 연령 관련 질환인 골관절염(OA)은 관절 연골의 점진적 파괴가 특징적인 행동장애를 일으키는 대표적인 질환이다. 중간엽 줄기세포는 새로운 퇴행성관절염 치료 전략으로 연골을 재생시킬 수 있다. 중간엽 줄기세포는 직접적으로 연골세포로 분화하거나 연골세포 분화를 촉진하는 다양한 인자를 방출한다. 이처럼 연골 재생에 관여하는 인자 중 트롬보스폰딘-2(TSP-2)이 잘 알려져 있다.

이들 연구팀은 전방십자인대를 수술적으로 절단하고 운동을 병행시켜 퇴행성관절염을 유발한 뉴질랜드 흰토끼의 관절강내에 지방줄기세포(1.7×106 또는 1.7×107) 단독, TSP-2(100ng/knee, 2일 간격) 단독, 인간줄기세포(1.7×106)와 TSP-2(100ng/knee, 2일 간격)를 병행 투여한 후 △전체적인 모양 △방사선적 변화 △조직화학적 변화 등 관절 변화를 8주 동안 관찰하였다.

그 결과, 퇴행성관절염 유발 토끼의 연골 손상, 골육종 형성 및 세포 외 기질 손실이 인간유래 지방줄기세포 또는 TSP-2 단독으로 처리한 동물에서 여타 대조 군(群)에 비해 감소하는 사실을 확인했다. 특히 지방줄기세포와 TSP-2를 병용 투여함으로써 이러한 감소 효과가 단독 처리군보다 더 증가한다는 사실도 확인됐다.

연구팀은 이와 함께 병용 투여로 인해 관절강액 내의 염증성 사이토카인과 또 다른 염증 유발인자인 암세포괴사인자-α(tumor-necrosis factor-α)가 현저히 감소해 지방줄기세포와 TSP-2 병용투여가 관절강 내 염증반응을 감소시킨다는 사실도 확인했다.

이 연구 결과는 TSP-2가 관련 유전자인 JAGGED1/NOTCH3 신호를 통해 지방줄기세포의 연골분화를 촉진할 뿐 아니라 인간지방 유래 줄기세포와 TSP-2가 상승작용을 통해 퇴행성 관절염 모델의 관절강 내 연골재생을 촉진한다는 점을 확인한 것이다.

조인트스템 개발책임자 라정찬 박사는 “이번 연구를 통해 조인트스템의 품목허가를 위해 준비해야 하는 작용기전과 연계된 역가 설정과 관련한 좋은 결과를 얻었다”며 “최선을 다해 공동 연구를 수행해 준 김윤배 교수팀에 감사드린다”고 말했다.

한편 세계 최초의 퇴행성관절염 자가줄기세포 치료제인 ‘조인트스템’은 현재 국내 3상 임상시험이 순조롭게 진행되고 있는 것으로 알려졌다.

 이주형 기자, mintcondition@theasian.asia