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제목 손상 피부의 완벽 재생, 과연 가능할까 상처 세포 재프로그래밍, 피부 손상과 노화 치유 등록일 2018.09.09 10:19
글쓴이 에디스젠 조회 47

심한 화상을 입거나 욕창 혹은 당뇨 등을 앓는 만성질환자에게 피부 궤양이 생기면 여러가지 어려움이 따른다.

치료도 어렵고 보기 흉한 흉터가 생긴다. 경우에 따라서는 피부가 굳어져 근육 구축이 나타날 수 있다.

이런 후유증을 완화하기 위해 상처 치료 뒤에는 대개 성형수술을 한다.

그런데 이런 피부 성형수술이 언젠가는 ‘과거의 일’이 될 것으로 보인다.

미국 소크 연구소(Salk Institute) 과학자들이 상처 부위의 세포를 새로운 피부세포로 직접 전환시키는데 성공한 것이다.

이들은 세포를 줄기세포 같은 상태로 재프로그래밍하는 방법을 개발했다.

이를 통해 피부 손상을 치료하고, 노화의 영향을 억제하며 피부암을 잘 이해하는데도 도움을 얻을 수 있다는 것이 소크 연구소 과학자들의 의견이다.

해당 연구는 과학저널 ‘네이처’(Nature) 5일자에 발표됐다.

생체 내 AAV-기반 기술로 포유류에서의 성공적인 피부 재생에 대한 최초의 원리 증명을 나타내는 사진. 실험실 쥐 모델에 생긴 큰 궤양에서 중간엽 세포(빨간색)를 다른 각질형성세포(녹색)로 전환시켜 피부 상피조직이 생성됐다.  CREDIT: Salk Institute

생체 내 AAV-기반 기술로 포유류에서의 성공적인 피부 재생에 대한 최초의 원리 증명을 나타내는 사진. 실험실 쥐 모델에 생긴 큰 궤양에서 중간엽 세포(빨간색)를 다른 각질형성세포(녹색)로 전환시켜 피부 상피조직이 생성됐다. CREDIT: Salk Institute

“3차원 피부 재생 원리증명 확립”

논문 시니어 저자인 소크 연구소 후안 카를로스 이즈피수아 벨몬테(Juan Carlos Izpisua Belmonte) 석좌교수는 “우리 연구 결과는 이전에 발표된 단순한 개별 세포 유형이 아닌, 피부와 똑같은 완전한 3차원 조직을 생체 안에서 재생하는 초기 원리 증명을 확립한 것”이라고 밝혔다.

그는 “이번 연구에서 얻은 지식은 단순히 피부 복원을 향상시키는 데에만 활용되지 않을 것이다. 피부 복원력이 손상된 노화기를 비롯해 다른 병리적 상황에서 생체 내 피부재생 전략의 지침이 될 수 있다”고 덧붙였다.

피부의 여러 층을 통해 확장된 피부 궤양은 통상 기존 피부를 떼어 상처 부위에 이식하는 피부 이식술로 치료했다. 그러나 궤양 부위가 크면 피부를 충분하게 이식하기가 어려웠다.

모발이 있는 피부와 없는 피부의 피부층 구성 모습.  CREDIT: Wikimedia Commons / Madhero88 and M.Komorniczak

모발이 있는 피부와 없는 피부의 피부층 구성 모습. CREDIT: Wikimedia Commons / Madhero88 and M.Komorniczak

이런 경우 의사들은 환자로부터 줄기세포를 분리해 실험실에서 증식시킨 다음 다시 환자에게 이식하는 방법을 사용해 왔다.

문제는 이 과정에서 시간이 너무 많이 걸려 환자의 생명이 위태로울 수 있고, 때로 효과적이지 않을 수 있다는 점이다.

기저 각질형성세포로 전환하는 방법 모색

소크 연구소 마사카주 쿠리타(Masakazu Kurita) 연구원에 따르면 상처 회복에서 가장 핵심적인 단계는 기저 각질(케라틴) 형성세포(keratinocytes)를 상처에 이식하는 것이다.

이 줄기세포와 비슷한 세포(stem-cell-like cells)는 여러 피부세포로 분화되는 전구체 역할을 한다. 그러나 피부 여러 층이 손상된 크고 심한 상처에는 기저 각질형성세포가 없어져버린 경우가 많다.

쥐 상피세포에서 증식시킨 각질형성세포(녹색). CREDIT: Wikimedia Commons / M. Menacho-Márquez

쥐 상피세포에서 증식시킨 각질형성세포(녹색). CREDIT: Wikimedia Commons / M. Menacho-Márquez

그리고 상처가 치유되더라도 상처 부위에서 증식되는 세포들은 건강한 피부를 재건하기보다는 주로 상처 봉합과 염증에 관여한다.

벨몬테 교수와 쿠리타 연구원은 이 다른 세포들을 몸 밖으로 분리해 내지 않고  직접 기저 각질형성세포로 전환시키는 방법을 모색했다.

6개월 뒤 건강한 피부세포로 재생돼

연구팀은 먼저 두 세포 유형(염증과 각질형성세포)에서 단백질 수준을 비교해 세포의 정체성을 재프로그래밍하기 위해 필요한 사항을 파악했다. 그리고 기저 각질형성세포의 뚜렷한 정체성을 정의하는데 관여할 것으로 생각되는 55개의 ‘재프로그래밍 인자’(단백질과 RNA 분자)를 짚어냈다.

이어 각각의 잠재적 재프로그래밍 인자에 대한 추가 실험과 시행착오를 거쳐, 기저 각질형성세포 전환을 중재할 것으로 생각되는 네 개 인자를 추려냈다.

상처 세포를 피부 세포로 재프로그래밍해 큰 궤양을 치료하는 새 기술을 개발한 소크 연구소 연구팀. 왼쪽부터 마사카즈 쿠리타 연구원, 후안 카를로스 이즈피수아 벨몬테 교수. CREDIT: Salk Institute

상처 세포를 피부 세포로 재프로그래밍해 큰 궤양을 치료하는 새 기술을 개발한 소크 연구소 연구팀. 왼쪽부터 마사카즈 쿠리타 연구원, 후안 카를로스 이즈피수아 벨몬테 교수. CREDIT: Salk Institute

연구팀이 이 네 개 인자를 가지고 쥐의 피부 궤양을 치료하자 궤양은 18일 안에 건강한 피부(상피)로 자라났다. 시간이 지남에 따라 이 상피는 확장돼 커다란 궤양에서도 주위 피부와 잘 연결됐다.

석 달 및 여섯 달 뒤, 생성된 상피세포는 여러 분자, 유전 및 세포 테스트에서 건강한 피부세포와 같은 행동을 나타냈다.

연구팀은 이 기술을 최적화하고 추가 궤양모델에서도 이를 테스트하기 위해 더 많은 후속연구를 계획하고 있다.

쿠리타 연구원은 “환자 치료를 위한 임상 적용에 앞서 더 많은 연구를 통해 이 방법이 장기적으로 안전한지를 살피고 효과를 더욱 향상시킬 생각”이라고 밝혔다.


출처 : 브릭