손상된 심장에 ‘줄기세포 패치’ 덧대 심부전 치료

심장벽 강화시켜 수축 능력 향상
간단한 수술로 치명적 질병 치료

독일 괴팅겐대 의료센터가 이끄는 국제 공동연구팀이 심부전 치료를 위해 심장에 이식하는 세포 패치를 개발했다. 게티이미지코리아

줄기세포로 만든 세포 패치가 개발돼 심부전 환자를 대상으로 한 임상에서 유의미한 효과를 거뒀다. 심부전을 간단히 치료하는 혁신적인 기법이라는 평가가 나온다.

독일 괴팅겐대 의료센터가 이끄는 국제 공동연구팀은 유도만능줄기세포(iPSC)를 이용한 세포 패치를 개발해 동물실험과 임상시험에서 긍정적인 효과를 거뒀다고 29일(현지 시간) 국제학술지 ‘네이처’에 발표했다. 다 자란 체세포에 외래 유전자나 특정 단백질을 가해 줄기세포의 특성을 갖도록 유도한 iPSC는 배아줄기세포처럼 모든 세포로 분화할 수 있다.

심부전은 심장의 기능 저하로 신체에 혈액을 제대로 공급하지 못해 생기는 질환이다. 심각한 심부전을 앓는 환자는 절반 이상 1년 이내에 숨진다. 심장이식수술을 위한 장기가 부족한 데다 인공심장장치는 시술 비용이 비싸고 수술이 까다롭기 때문이다. 과학자들은 줄기세포나 근육을 심장에 이식하거나 주입해 심부전을 치료하는 시도를 해왔지만 종양 성장, 면역거부반응, 불규칙한 심장박동 등 부작용이 나타났다.

괴팅겐대 의료센터 연구팀은 iPSC에 주목했다. 설계한 iPSC를 실험실에서 심장 근육 및 관련 조직 세포로 성장시키고 이 세포를 콜라겐 젤과 섞어 틀에서 28일간 배양해 가로세로 4cm인 패치로 만들었다. 연구팀은 패치를 심장막에 이식하는 특수한 시술법도 개발했다.

연구팀은 만성 심부전이 있는 원숭이 6마리의 손상된 심장 부위에 패치를 이식했다. 3마리는 패치 2개를 이식받았고 나머지 3마리는 패치 5개를 이식받았다. 6개월 후 패치 5개를 이식받은 3마리 원숭이는 대조군에 비해 심장벽이 최대 6mm 두꺼워진 것으로 나타났다. 심장 박동마다 공급되는 혈액량이 10% 증가했다. 패치가 심장벽의 두께를 늘리고 심장의 수축을 도와 몸 전체의 혈액을 공급하는 데 도움을 주는 원리다.

연구팀은 2021년 46세의 한 심부전 환자에게 패치 10개를 이식한 임상시험에서도 패치가 환자의 심장과 작은 혈관으로 성공적으로 연결돼 산소와 영양소를 공급받고 있다는 사실을 확인했다. 현재 15명을 대상으로 임상시험을 진행 중이다.