미국 연구팀이 줄기세포를 이용해 심장의 바깥 부분의 근육 ‘외심막(epicardium)’을 재생하는데 성공했다.

13일 데일리메일 매체는 미국 펜실베니아주립대학 학제간 연구팀이 전세계적으로 심장마비로 고생하는 환자를 치료하는데 주요한 진전을 이룰 수 있는 심장 전체의 외벽 근육 재생에 성공해 새로운 돌파구를 마련하게 될 것이라고 발표했다.

연구팀은 실제 인간의 외심막세포를 비슷한 게 만들어 실험실에서 배양에 성공했다.

Nature Biomedical Engineering 저널에 실린 논문에 따르면 세포를 재생하는 방법으로 화학적경로인 Wnt신호전달경로(Wnt signaling pathway)가 사용됐다.

연구를 주도한 바이오메디컬 공학 및 생물학과 Xiaojun Lance Lian 교수는 “지난 2012년 우리 팀은Wnt신호전달경로를 이용해 순차적으로 동작 및 금지를 반복하며 화학품으로 처리한 인간줄기세포를 이용한 치료 방법을 발견했다” 며 “심근 근육 세포(myocardium muscle cell)을 배양해 심장의 3개 층의 중간 부분으로 강력한 수축을 담당하며 심장을 뛰게 하는 심근(Myocardium)을 재생하는데 성공한바 있다”고 말했다.

Xiaojun Lance Lian 교수는 “2012년 학술적 성취 후 연구팀은 심장의 가장 바깥 층을 재생하는데 필요한 난제를 해결하고자 우리의 모든 지식을 적용했다” 며 “외심막(epicardium) 세포를 생산하기 위해 추가적 정보를 심장전구세포(cardiac progenitor cells)에게 전달해야만 했지만 그 정보에 대해 알지 못했다”고 밝혔다.

Xiaojun Lance Lian 교수는 “하지만 이제는 세포의 Wnt신호전달경로를 다시 동작시켜 심장전구세포가 이미 재생한 심근 세포(myocardium muscle cell) 대신에 “외심막(epicardium) 세포가 되게 재 동작시킬 수 있게 되었다”고 말했다.

이번 연구를 진행하는 동안 연구팀은 “인간의 줄기세포가 ‘리포터 세포(reporter cells)’ 되게 만들었다 며 “이것은 외심막(epicardium)세포로 재생될 때만 형광단백질을 나타내게 해 연구팀이 원하는 목적으로 세포들을 임의로 조정해 배양할 수 있게 되었다는 의미”라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 심장 상태에 따라 환자를 치료하는데 적용할 수 있다.

Xiaojun Lance Lian 교수는 “혈관이 막혀 발생하는 심장마비는 영양분과 산소가 심장 근육에 도달하지 못해 심장근육이 사멸한다” 며” 이러한 근육세포는 자체적으로 재생될 수 없어 영원히 손상되어 추가적인 문제를 심장에서 일으킨다. 이번 외심막(epicardium) 세포를 환자에게 이식할 수 있어 잠재적으로 손상된 부위를 치료할 수 있다”고 설명했다.

하지만 연구팀은 “앞으로 해결되어야 할 과제로 심장전구세포(cardiac progenitor cells)가 가장 안쪽에 위치한 심장내막세포(endocardium cells )로 변환되게 만드는 마지막 작업이 진행 중이다”고 밝혔다.

한편 이번 연구 결과가 실험실에서 심장근육 배양에 성공한 최초는 아니다.

지난 2015년 매사추세츠 종합병원 및 하버드의대 연구팀이 심장기증자의 세포를 벗겨 줄기세포용액과 함께 배양해 기증자의 심장과 구조적으로 비슷하게 만드는데 성공한 바 있다.