손상된 심장조직 내 세포 생착률과 기능 회복 효과 높이는 ‘세포 표면 개질 기술’ 개발

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https://m.seoul.co.kr/news/society/health-medical/2026/10/19/20261019500134
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수정 2026-10-19 13:32

입력 2026-10-19 13:32

가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단 구희범·박훈준 교수, 새 세포치료 전략 제시

급성 심근경색은 관상동맥 혈류가 차단되어 심근이 손상되거나 괴사하는 중증 질환이다. 심장은 자체 재생 능력이 매우 제한적이어서 기존 치료법만으로는 소실된 심근을 대체하는 데 한계가 있었다. 이를 극복하기 위해 인간 만능줄기세포 유래 심근세포(hPSC-CMs) 치료제가 대안으로 주목받고 있지만, 이식 후 세포의 낮은 잔류율과 생존율은 치료 효과를 떨어뜨리는 핵심 과제로 지적받아 왔다.

이런 가운데 국내 공동 연구진이 심근경색으로 손상된 심장 조직에 이식된 줄기세포가 선택적으로 결합하도록 유도해 세포 생착률과 심장 재생 효과를 비약적으로 높이는 새로운 세포치료 전략을 제시했다.

가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단 구희범 교수(공동 교신저자, 의생명과학교실·합성생물학사업단)와 박훈준 교수(공동 교신저자, 가톨릭대학교 의정부성모병원 순환기내과), 가톨릭대 의과대학 이동현·심우섭·박재현 연구원(공동 제1저자) 공동 연구팀은 클릭 화학(click chemistry)과 지질 삽입(lipid insertion) 기술을 융합한 세포 표면 개질 플랫폼을 개발했다고 19일 밝혔다.

연구팀은 심근경색 손상 부위의 세포외기질(ECM)에 ‘변성 콜라겐’이 풍부하게 존재한다는 점에 착안했다. 이에 유전자 조작 없이 1시간 이내에 심근세포 표면에 콜라겐 결합 펩타이드(CHP)를 신속하고 균일하게 부착하는 2단계 세포 표면 개질 기술을 완성했다. 먼저 지질 삽입 방식으로 세포 표면을 화학적 변형 없이 개질한 뒤, 정교하고 빠른 반응을 일으키는 클릭 화학을 활용해 CHP를 결합시켰다. 이를 통해 이식된 줄기세포가 손상 부위의 변성 콜라겐을 정확히 인식하고 강하게 부착하도록 설계한 것이다.

가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단 구희범 교수, 가톨릭대 의정부성모병원 순환기내과 박훈준 교수 공동 연구팀 연구 모식도

실험 결과, CHP로 표면이 개질된 심근세포(CHP-mCM)는 정상 콜라겐이 아닌 손상된 변성 콜라겐에만 선택적으로 결합하는 뛰어난 표적성을 보였다. 또한 표면 개질 후에도 심근세포 고유의 구조와 전기생리학적·대사적 기능이 안정적으로 유지됨을 입증했다. 이어 허혈-재관류 손상(I/R) 동물 모델을 이용한 전임상 시험에서도 탁월한 치료 효과가 확인됐다. 심근경색 발생 7일 후 경색 경계부에 CHP-mCM을 이식한 결과, 이식 1주 차부터 좌심실 박출률과 단축률이 대조군 및 비개질 심근세포 이식군에 비해 유의하게 높게 유지됐다. 6주간의 장기 관찰에서도 심장이 기형적으로 변형되는 부정적 심장 재형성이 뚜렷하게 억제되었으며, 심박출량과 수축 기능 역시 가장 우수한 수준을 기록했다.

구희범 교수는 “이번 연구는 클릭 화학을 활용해 줄기세포 표면에 원하는 기능성 물질을 빠르고 균일하게 도입할 수 있음을 입증한 성과”라며 “향후 다양한 세포치료제의 치료 효능을 극대화하는 범용 세포 표면 개질 플랫폼으로 발전시켜 나갈 계획”이라고 강조했다.

가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단, 한국연구재단, 범부처재생의료기술개발사업(KFRM)의 지원으로 수행된 이번 연구 결과는 세계적 권위의 생체재료 분야 국제 학술지 ‘바이오액티브 머티리얼즈(Bioactive Materials, IF=23.6)’ 온라인판에 최근 게재됐다.

이병문 의학전문기자

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