세포를 몸 속에서 마음대로 이동시킬 수 있다고?

오늘은 우리 블로그에서도 자주 다룬 줄기세포 관련 논문을 한편 다루도록 하겠다. 줄기세포 치료술의 효능을 개선하기 위하여 나노기술과 융합된 형태로 줄기세포를 도입한 논문으로서, 2018년 2월에 IF 10점이 넘는 Nano Letters 지에 투고되어 한빛사에 선정되었다. 

 

이번 논문은 Nano letters 지에 2018년 게재되었다. 

 

 세포는 보통 마이크로미터(um) 단위의 크기이다. 나노입자는 당연히 나노미터(nm) 스케일의 크기를 가지고 있다. 세포가 나노입자에 비해 단위로만 생각하면 천배가 큰 것이어서, 나노입자를 세포 안에 도입하는 것이 가능하다. 때문에 이번 논문에서 연구자들은 자성나노입자를 줄기세포 안에 도입해 놓고, 나노입자가 도입된 줄기세포를 세포치료제로 활용하였다. 

 

 자성나노입자는 매우 강력한 자성을 가지고 있기 때문에, 세포 안에 들어간 나노입자는 외부 자기장을 통해 제어조절이 가능하다. 게다가 자성을 띄기 때문에 외부에서 MRI를 통해 비파괴적인 방법으로 관찰이 가능하다. 

 

자성나노입자의 이미지. 세포에 친화적이면서 세포 내로 도입할 수 있기 위하여 dextran 과 poly-L-lysine으로 코팅하였다. e, f 는 세포 내로 도입된 자성나노입자를 프러시안블루염색법으로 확인하였다. g,h 는 세포내로 도입된 자성나노입자를 전자현미경으로 관찰하였다. i,f는 MRI를 통해 세포내로 도입된 자성나노입자가 검출 가능하다는 것을 보여주었다. 

 

 

논문에서는 생체외에서도 자석에 의해서 세포가 이동하는 것을 보여주었으며, 동물내로 주입된 상태에서도 해부학적 위치를 제어조절할 수 있음을 보여주었다. 해부학적 위치의 변화는 MRI를 통해서 확인되었다. 기존의 줄기세포 치료술은 세포를 정확히 원하는 병리학적 위치에 주입하기도 어렵지만, 병리학적 위치에 생착하는 것이 가장 큰 문제였다. 기존의 연구에 따르면, 세포를 기존의 전통적인 방법으로 주입할 경우 생착하여 생존하는 세포는 주입세포 대비 최대 0.8%에 불과했다. 이번 논문에서는 줄기세포를 외부에서 제어조절하고 MRI로 모니터링하는 것 이외에도 줄기세포의 생착률을 비약적으로 향상시켰다. 

 

 

뇌졸중 동물모델인 MCAO 동물모델의 혈관으로 자성나노입자가 도입된 줄기세포를 주사하고 자석으로 뇌병변 부위에 세포를 유도하였을 때, 세포가 병리학적 부위로 이동하였을 뿐 아니라 기존의 세포주입법에 비교하여 60배 이상의 생착률을 보여주었다. 

 

생착하는 줄기세포의 수가 증가하였고, 드물지만 소수의 줄기세포는 쥐의 신경세포와 연결된 것도 관찰되었다. 이 때, 쥐의 뇌졸중 현상이 완화되었고, 뇌졸중의 병변부위가 점점 확대되는 현상이 억제되어 뇌졸중이 더 이상 진행되지 않았다. 안타깝게도 이번 연구에서는 줄기세포의 생착률을 약 60배 향상시켰음에도 불구하고, 뇌졸중이 완치되지는 않았고 뇌졸중의 진행을 막았을 뿐으로 줄기세포 치료술의 한계를 명확하게 보여준다. 

 

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