[이코노믹리뷰=황진중 기자] 전 세계 탈모 인구가 증가하고, 특히 경제적인 성장과 더불어 스트레스성 탈모 환자가 많아짐에 따라 전 세계 탈모 관련 시장 규모는 꾸준히 증가할 것으로 예상된다. 피부 질환에 대한 세포치료제 개발은 체세포치료제와 줄기세포치료제 형태로 개발하는 추세이다. 그러나 아직 모유두세포(Dermal papilla cell)는 탈모치료제로 시장에 출시되지 않았다.
국내 연구진이 그동안 치료에 충분한 세포의 확보가 제한돼 개발이 어려웠던 모유두세포의 증식을 획기적으로 개선한 연구결과를 발표했다. 이는 합성화합물 전처리 등에 비해 안전한 새로운 배양법이다. 연구진은 비임상시험 후 모유두세포를 이용한 세포치료제에 대한 임상시험을 2020년부터 시작할 예정이다. 시판 허가가 가능하다면 모발 이식을 대체할 가능성이 있어 주목된다.
연세대 연구진, 탈모 치료용 모유두세포 증식 2배 향상
한국연구재단은 13일 성종혁 연세대학교 약학과 교수(스템모어 대표이사) 연구진이 저산소 환경에서 모유두세포를 배양해 증식 능력을 획기적으로 향상시켰다고 밝혔다. 그동안 임상이 활발하지 않았던 이유로는 임상적용을 위한 충분한 양의 세포배양이 쉽지 않았던 점과 배양을 강제하면 모발 재생능력이 현저히 저하되는 어려움이 꼽힌다.
탈모의 세포치료를 위해 가장 적합한 세포 원료는 모유두세포다. 진피 세포층에서 나온 모유두세포는 태어날 때부터 숫자가 결정돼 있다. 이는 젖꼭지처럼 생겼다하여 모유두(毛乳頭)라고 부른다. 모유두세포의 표면은 수많은 모모세포로 덮어져 있다. 이는 모발 발생과 성장에 있어 중요한 세포로 분류된다.
모유두세포에는 모세혈관과 자율신경이 많이 분포돼 있으며, 아미노산, 미네랄, 바이타민 등의 영양소와 단백질 합성 효소, 호르몬 등과 함께 산소 공급에 따라 모발에서의 생장이 나타난다. 두피로부터 모유두세포를 채집해서 배양 후 이식했을 때 모발이 새로 자라난 연구결과가 있다.
그러나 이 세포를 탈모치료의 원료로 사용하기에 극복하기 어려운 점은 크게는 3가지 이유가 있다. 첫째는 이 세포를 두피로부터 분리해내기 어렵다는 점, 둘째는 배양 조건도 까다롭고 세포의 수를 늘리기 위해 증식시키는 것이 어렵다는 점이 있다.
마지막으로 이 세포를 증식시키기 위해서는 6~7번 계대 배양해야 하는데, 이 과정에서 모발 발생과 성장 능력이 현저하게 감소해버린다는 단점이 있다. 이러한 한계점이 모유두세포가 탈모의 세포치료를 위해 가장 적합함에도 불구하고 아직까지 제대로 개발되고 있지 못하는 이유다.
연구진은 산소 농도가 2% 가량인 저산소 조건에서 모유두세포를 배양해 세포노화를 예방하고 세포증식을 2배 정도 향상시켰다. 연구진 관계자는 “이렇게 배양한 모유두세포를 피부에 이식했을 때, 모유두세포의 생존력이 높아지고 모낭 가장자리(외측 모근초) 세포도 증가하는 등 발모 촉진 효과가 입증됐다”고 설명했다.
연구진은 또 “저산소 조건에서 활성산소가 신호전달물질로 작용한 것”이라면서 “활성산소로 인해 모유두세포의 증식과 성장인자의 발현이 향상되고 모발의 성장기가 유도된 것”이라고 원리를 설명했다.
저산소 조건에서 배양 시 증식력 개선…동물실험서 모발 생성도 확인
연구진은 우선 다양한 농도의 산소조건을 이용해 배양하는 실험을 수행했다. 연구결과, 모유두세포를 저산소 조건(hypoxia)(2% 산소조건)에서 배양했을 때, 모유두세포의 증식력이 획기적으로 증가했다. 또한 계대배양을 8~9번 한 후에도 동물실험에서 새로운 모낭을 형성하고 모발을 만들어 낸 것도 확인했다.
연구진은 동물실험에서 저산소 배양한 모유두세포를 생쥐에 이식하면 생존력이 증가하고, 모낭의 외측 모근초 세포(ORS: out-root-sheath)의 증식을 높인다는 결과를 얻었다.
연구진 관계자는 “기전연구를 통해 저산소 배양 시 활성산소가 신호전달물질로 작용해 모유두세포의 증식과 성장인자 발현을 높임을 확인했다”면서 “모유두세포에서 NOX4 유전자가 핵 부위에 존재하고, 저산소 배양은 NOX4에 통해서 활성산소의 생성을 높인다는 것”이라고 설명했다.
연구에서는 또 안티마이신(Antimycin)과 로테논(rotenone) 등 활성산소를 발생하는 물질의 처리에 따라서도 모유두세포 증식이 증가함이 확인됐다. 동물실험에서는 모낭형성이 늘어나는 것이 확인됐다.
성종혁 연세대학교 약학과 교수는 “충분한 모유두세포를 확보하기 어려웠던 한계를 돌파한 연구로, 약물치료와 모발이식을 대체할 탈모 세포치료제 개발에 기여할 것”이라면서 “2020년도에 탈모환자를 대상으로 임상시험을 시작할 예정”이라고 후속연구 계획을 밝혔다.
연구성과는 교육부·한국연구재단 기초연구사업(기본연구)의 지원으로 수행됐다. 피부과학 분야 국제학술지 ‘영국피부학회지(British Journal of Dermatology)'에 1월 31일 게재됐다.