악성 뇌종양은 기존 치료법인 수술, 항암 및 방사선 치료를 해도 예후가 불량하며, 평균 생존기간이 1-2년으로 짧은 난치성 질환이다.
가톨릭대학교 강남성모병원 신경외과 전신수 교수팀은 성체줄기세포 중 하나인 제대혈유래 간엽줄기세포(mesenchymal stem cells)를 이용해 뇌종양 세포를 추적해 이를 파괴할 수 있는 치료법에 대한 연구를 진행해 왔으며, 이 연구결과는 암 분야의 저명한 국제학술지인 ‘암 연구(Cancer Research : IF 7.672)’ 2008년 12월호에 게재될 예정이다.
줄기세포는 종양세포를 따라 이동하는 성질(tumor tropism)이 있으며, 최근 이러한 사실이 밝혀짐에 따라 하버드의대, 엠디 앤더슨 암센터 등 세계 유수의 암 연구기관에서 신경줄기세포, 골수간엽줄기세포 등 줄기세포를 치료유전자의 운반체 (gene vehicle)로 활용해 암세포를 파괴하는 연구가 다양하게 진행되고 있다.
그러나 신경줄기세포의 경우 획득의 어려움과 윤리적 제한이 따르고, 골수간엽줄기세포의 경우는 환자(본인)의 골수를 사용해야 하는 등 임상 적용에 다소 어려움이 있다.
전 교수팀에 의해 이번에 처음으로 시도된 제대혈유래 간엽줄기세포를 이용한 뇌종양 치료연구(뇌종양 특이적 이동 능력과 항암 효과 검증 등)는 임상적용에 한계성을 가진 기존 줄기세포 연구와는 달리 제대혈유래 간엽줄기세포의 획득이 용이하고 동종 이식 시에 면역학적 거부반응이 일어나지 않기 때문에 임상적용에 매우 용이하다는 장점이 있다.
전 교수는 “현재 암은 조기 발견할 경우 대부분 치료가 가능하다. 문제는 조기발견 하지 못한 전이성 암 등을 치료하는 것이며, 줄기세포를 통한 암 치료는 향후 뇌종양뿐만 아니라 백혈병 및 유방암, 위암, 간암 등 고형암이 전이된 경우의 치료에도 매우 효과적으로 적용될 수 있을 것이다.”라고 밝혔다.
연구팀은 간엽줄기세포에 암세포만을 골라서 죽일 수 있는 트레일(TRAIL : tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand/암특이자살유도물질 또는 세포사멸유도물질)을 분비하도록 유전자 조작을 한 후에 이를 뇌종양을 유도한 실험용 쥐에 주입하였다. 치료 유전자가 이입된 간엽줄기세포는 뇌종양 동물 모델의 종양 형성 부위 반대편 뇌에 이식되었으며, 이 세포들이 종양 부위로 이동하는 것이 관찰되었다.
또한, 치료 유전자가 이입된 간엽줄기세포를 투여한 쥐의 생존율 및 종양 크기 분석 결과 대조군에 비해 뛰어난 항암 효과를 보이는 것이 밝혀졌다.
치료 유전자가 이입된 간엽줄기세포가 종양세포를 따라 이동하면서 트레일을 분비하여 종양의 크기를 감소시켜 뇌종양 실험쥐의 생존율을 높였으며, 간엽줄기세포를 이용한 유전자 치료가 바이러스를 직접 투여하는 유전자 치료보다 더욱 효과적인 것으로 증명되었다.
이 연구는 보건복지부에서 주관하는 “암 정복 추진 연구개발사업” 중 임상적용을 위한 “이행성 암 연구 특별프로그램”의 일환으로 진행 중이며, 수십억원 규모의 연구비를 지원받고 있다.
한편, 연구에 적용된 간엽줄기세포에 치료유전자를 효과적으로 이입시키는 기술은 포항공과대학 생명과학과 성영철 교수(現 포스텍-가톨릭대 의생명공학연구원 원장)의 도움으로 진행되었다. .
■악성 뇌종양은?
대표적인 뇌종양 중 하나인 악성 뇌종양(악성 신경교종)은 외과적 수술로 완전히 제거하기 힘들고 잔존하는 암세포에 의해 재발의 위험이 높다.
또한, 방사선이나 항암화학요법을 통해 치료하여도 예후가 극히 나쁜 것으로 알려져 있다.
이를 보완하기 위해 바이러스를 이용한 유전자 치료가 시행되었으나 침윤(infiltration)하는 뇌종양 세포를 파괴하는 것이 어려워 새로운 치료법이 절실히 요구되고 있다.
전신수 교수의 제대혈유래 간엽줄기세포(mesenchymal stem cells) 치료연구 외에도 최근 하버드 의대의 신경줄기세포 (neural stem cells)를 이용한 뇌종양 치료연구 및 앰디 엔더슨 암센터(M.D. Anderson Cancer Center)의 사람 골수유래 간엽줄기세포 연구 등이 진행 중이다.
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