성균관대 박재형 교수팀, 염증성 대식세포 표적·리프로그래밍으로 염증 완화 전략 제안

류마티스 관절염은 관절부위에 통증, 부종, 변형을 초래하는 염증성 자가면역질환으로 전 세계 인구 약 2.5%가 고통을 겪고 있는 난치성 질환이다. 하지만 아직까지 근본적인 치료가 가능한 약물은 개발되지 못했다.

이런 가운데 국내 연구진이 류마티스 관절염의 염증성 관절 부위를 찾아가 염증성 대식세포를 항염증성으로 바꿔주는 표적형 줄기세포 치료 기술을 개발했다.

한국연구재단은 성균관대학교 화학공학과 박재형 교수 연구팀이 체내를 순환하면서 염증이 있는 관절부위에 선택적으로 축적된 후, 염증성 대식세포를 항염증 타입으로 재편하는 표적형 줄기세포 엑소좀을 제안했다고 6일 밝혔다.

염증성 대식세포란 염증을 유발하는 대식세포로 M1 대식세포라고도 불리며 류마티스 관절염의 악화에 주요한 원인을 제공한다.

세포 밖으로 분비되는 작은 주머니, 엑소좀에는 DNA와 단백질은 물론 마이크로 RNA 등 여러 생체물질이 다량 함유되어 우리 몸의 다양한 생리현상에 관여한다.

특히 줄기세포 엑소좀은 염증성 대식세포를 항염증성으로 바꿔줄 수 있다고 알려졌지만 체내에서 빨리 분해되어 사라지는 데다 염증부위가 아닌 간에 주로 축적되어 효과가 제한적이었다.

연구팀은 줄기세포 엑소좀이 염증이 있는 관절 부위를 표적할 수 있도록 표면개질을 시도했다.

염증부위에 존재하는 염증성 대식세포 표면에 많이 생성되는 수용체(SR-A 수용체)와 결합할 수 있는 덱스트란 설페이트가 줄기세포 엑소좀 표면에 도입될 수 있도록 한 것이다.

나아가 표적성 부여를 위한 당대사공학 및 생물직교성 무동 클릭화학 기반의 세포 표면개질이 엑소좀 내부의 생체물질에는 영향을 미치지 않았다는 설명이다.

세포 및 생쥐모델에서 표면 개질된 엑소좀의 대식세포 분극화 및 류마티스 관절염 치료효능.[성균관대 제공]세포 및 생쥐모델에서 표면 개질된 엑소좀의 대식세포 분극화 및 류마티스 관절염 치료효능.[성균관대 제공]

실제 정맥주사를 통해 생쥐에 이렇게 만들어진 줄기세포 엑소좀을 투여하자 염증이 있는 부위에 엑소좀이 상대적으로 집중돼 축적되는 것을 광학영상장치를 통해 확인할 수 있었다.

특히 염증부위에 표면개질 엑소좀이 축적된 생쥐의 경우 대조군에 비해 관절염 수치가 현저하게 낮아진 것으로 나타났다. 기존 엑소좀 대비 10분의 1 용량에도 비슷한 정도의 관절염 수치를 보였다.

박재형 교수는 “당대사공학 및 클릭화학 기술로 엑소좀 고유기능에는 영향을 주지 않으면서 관절염 부위에 대한 표적 지향성을 부여한 것”이라고 말했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원으로 수행된 이번 연구결과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 6월 2일 게재됐다.