국내 연구진이 mRNA와 화학 약물을 동시에 전달해서 중간엽 줄기세포(MSC)의 뼈 분화 및 재생을 촉진하는 나노입자를 개발했다. mRNA는 세포 내에서 특정 전령 RNA(messenger RNA)를 의미한다.

특히 이 기술은 줄기세포 치료 시 함께 사용하는 화학 약물(물질)에 따른 독성도 줄이는 것으로 확인돼, 다양한 줄기세포 치료 분야에 적용될 것으로 기대된다.

가톨릭대 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단 합성생물학사업단장 구희범 교수(의생명과학교실), 박지선 박사, 전하영 연구원 연구팀은 이 같은 내용의 논문을 국제학술지 ‘ACS Nano’에 개재했다고 18일 밝혔다.

이번 연구는 줄기세포가 뼈로 분화하고, 재생되는 과정을 크게 개선할 수 있는 성과로 평가받는다.

줄기세포 치료는 여러 질병 치료에서 많은 기대를 받고 있다. 하지만 줄기세포가 특정 조직이나 세포로 분화되도록 하는 과정에서 이용하는 화학 물질에 따른 활성산소 독성 문제가 치료의 걸림돌로 작용했다.

구희범 교수 연구팀은 mRNA와 약물을 한 번에 전달할 수 있는 나노입자로 이 같은 문제를 해결하고자 했다.

이에 연구팀은 항산화 효과를 지닌 Nrf2 유전자를 발현시키는 mRNA와 골 재생을 촉진하는 화학 물질 덱사메타손을 함께 줄기세포에 전달할 수 있는 나노입자를 개발했다.

이 나노입자를 통해 줄기세포에 Nrf2 mRNA와 덱사메타손이 전달되면, 독성 문제를 억제하면서도 줄기세포의 골 생성 분화가 촉진되는 것을 확인했다.

특히 mRNA는 전통적인 플라스미드 DNA보다 이른 시간에 발현돼 빠른 항산화 효과가 가능했다.

이번 연구에선 쥐의 대퇴골 결함 모델을 통해 나노입자의 효과를 검증했다. 연구팀이 개발한 나노입자를 투입한 줄기세포는 빠르게 뼈를 재생하며, 결손 부위가 완전히 치유됐다.

이 같은 성과는 나노입자가 줄기세포 치료의 성공률을 높이고, 뼈 손상을 치료하는 데 있어서 획기적인 도구가 될 수 있다는 것을 시사한다.

연구를 이끈 구희범 교수는 “나노입자를 통해 줄기세포 내 mRNA를 효과적으로 전달함으로써 줄기세포 치료의 한계를 극복할 가능성을 열었다”며 “앞으로 이 기술이 다양한 줄기세포 치료 분야에 적용될 것”이라고 기대했다.

조승빈 기자 다른기사 보기