KAIST, 인간 장(腸) 줄기세포 대량 배양기술 확보…"임상 준비"

생명공학연구원과 세계 첫 무이종 배양환경

인간 장 줄기세포 대량 배양·재생 치료 플랫폼 개발

첨단 재생치료제 임상 연구 예정, 국제학술지 발표

[대전=뉴시스] 인간 장 줄기세포 완전무이종(xenogeneic-free) 배양 플랫폼 개발도 및 특성. 해당 플랫폼을 활용하면 장 줄기세포의 대량배양, 장기배양, 동결보관은 물론 생체 내 이식(in vivo)도 가능하다.(사진=KAIST 제공)  *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 한국 연구진이 동물성분이 철저히 배제된 완전무이종(xenogeneic-free) 환경에서 인간 장 줄기세포를 대량 배양할 수 있는 기술을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 임성갑 교수팀이 한국생명공학연구원 손미영 박사팀과 공동연구를 통해 '무이종 인간 장 줄기세포 재생 치료 플랫폼'을 개발했다고 12일 밝혔다.

이번에 연구팀은 기존에 사용되던 쥐 섬유아세포나 매트리젤(Matrigel) 코팅없이 유기 고분자를 활용한 혁신적인 배양 및 재생 치료 플랫폼을 개발했다. 이 플랫폼은 동물성 성분의 기능을 100% 대체할 수 있는 화학적으로 완전히 정의된 인간 장 줄기세포 배양기술이다.

또 연구팀은 기상 증착 고분자 스크리닝을 통해 장 줄기세포를 동물 유래물질 없이 최적 배양할 수 있는 'XF-DISC' 표면을 발굴하고 개발된 XF-DISC가 장 줄기세포의 장기배양, 대량 배양, 동결 보관 시스템에 성공적으로 적용 가능함도 입증했다.

이 플랫폼에서 배양된 장 줄기세포는 생체 내 이식(in vivo) 실험에 적용돼 장 상피 손상 및 염증성 모델의 쥐 대장에 성공적으로 이식됐다.

특히 이식 이후 인간 장 줄기세포는 쥐의 대장 조직과 효과적으로 융합됐고 손상 부위를 재생하고 염증 반응을 완화하는데 탁월한 성능을 보였다.

사람 세포가 동물모델에 이종이식(xenogaft) 된 후에도 기능을 유지하고 조직재생효과를 발휘한 것은 줄기세포 치료제로서 실질적인 임상 적용 가능성을 입증한 중요한 사례다.

이번 연구는 재생의학 분야에서 인간 만능줄기세포(hPSC)로부터 유도된 장 줄기세포의 신뢰성 있는 대량배양과 임상 적용 가능성을 한 단계 높였다는 평가다.

향후 연구진은 이 플랫폼의 상용화 가능성과 대량 생산성을 평가하고 환자 유래 줄기세포에 대한 적용성을 검토할 계획이다.

이어 환자 유래 장 줄기세포가 무이종 환경에서 성공적으로 배양될 경우 실제 환자를 대상으로 한 임상효과를 검증하는 후속 연구도 진행될 방침이다.

이번 연구 결과는 박성현 박사과정생 (한국과학기술원), 권오만 박사(한국생명공학연구원), 이하나 박사(한국생명공학연구원)가 제1저자로 참여했으며 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 온라인 판에 지난 2일 게재됐다. (논문명: Xenogeneic-free culture of human intestinal stem cells on functional polymer-coated substrates for scalable, clinical-grade stem cell therapy)

KAIST 임성갑 교수는 "동물 유래성분을 완전히 배제한 혁신적인 무이종 배양 플랫폼으로 인간 장 줄기세포의 대량 배양, 장기배양 및 이식 가능성을 세계 최초로 입증했다"며 "줄기세포 치료제의 신뢰성과 생산성을 획기적으로 향상시킨 이 플랫폼에 대한 상용화 가능성과 환자 맞춤형 임상성능 평가에 집중할 것"이라고 말했다.


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