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생명연, ‘어린 심근세포’ 한계 넘어…지질 신호물질로 성숙 촉진
한국생명공학연구원(원장 권석윤, 이하 생명연)은 줄기세포융합연구센터 손미영·이미옥 박사 연구팀이 혈액 속 지질 신호물질이 심근세포의 분화와 성숙을 촉진하는 핵심 신호임을 밝혀내고, 이를 통해 성인 심장에 가까운 기능적 특성을 보이는 심근세포를 만드는 기술을 개발했다고 1일 밝혔다.연구팀은 소의 혈청을 넣었을 때 줄기세포가 심근세포로 잘 자란다는 점에 착안해, 혈청 속 여러 성분 중 생리활성 지질 신호물질인 S1P와 이를 인식하는 수용체 S1PR1에 주목했다. 인간만능줄기세포(hPSC)에 S1P 또는 S1PR1 선택적 작용제(SEW2871)를 처리한 결과, 90% 이상이 심근세포로 분화했으며 성숙도와 기능적 특성도 향상됐다.이렇게 자란 심근세포는 세포 크기가 커지고 심장을 뛰게 하는 근절이 촘촘하게 정렬됐으며, 박동 신호와 전기적 특성이 더욱 규칙적이고 강해졌다고 연구팀은 설명했다.반면 유전자 가위 기술(CRISPR-Cas9)로 S1PR1 유전자를 제거한 줄기세포는 S1P를 처리해도 심근세포로 제대로 분화하지 못했다. 연구팀은 이를 통해 S1P–S1PR1 신호가 심근세포의 분화와 기능적 성숙에 핵심적인 역할을 한다는 것을 확인했다.나아가 연구팀은 이번 기술로 만든 심근세포를 심근경색 동물모델에 이식한 결과, 손상된 심장의 펌프 기능이 회복되고 심근 섬유화가 줄었으며, 이식된 세포가 심장 조직에 정착하는 것을 확인했다고 밝혔다.심장은 한번 손상되면 재생 능력이 매우 제한적이어서, 신약 개발 시 심장독성을 정확히 평가하거나 손상된 심장을 치료하는 기술이 요구되고 있다.최근에는 인간만능줄기세포를 이용해 체외에서 심근세포를 만드는 기술이 활발히 연구되고 있다. 다만 기존 방식으로 만든 심근세포는 아직 성숙하지 않은 상태에 머물러 실제 성인 심장처럼 규칙적으로 뛰지 못하고, 세포주에 따라 분화 효율의 차이가 크다는 한계가 있었다.연구팀은 이번 연구가 기존 줄기세포 유래 심근세포의 낮은 성숙도와 분화 효율의 한계를 보완하고, 성인 심장에 가까운 기능적 특성을 갖는 심근세포를 확보했다는 데 의미가 있다고 설명했다.향후 신약 개발 초기 단계에서 약물이 심장에 미치는 영향을 사람과 유사한 조건에서 평가하는 플랫폼으로 활용하고, 심근경색 등 심장질환 치료를 위한 세포치료제 개발에도 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 다만 재생치료에 적용하기 위해서는 대량생산·품질관리 공정 확립과 이식 세포의 장기 생존, 기능 유지 및 안전성에 대한 후속 검증이 필요하다.연구책임자인 생명연 손미영 국가아젠다연구소장은 “이번 연구는 혈액 속 신호 물질을 활용해 줄기세포 유래 심근세포의 분화 효율과 기능적 성숙도를 동시에 향상시킨 성과”라며 “향후 사람 유래 심장 모델을 활용한 신약 안전성·유효성 평가와 심장 재생의료 기술 개발에 활용될 것으로 기대한다”고 밝혔다.이번 연구 결과는 국제학술지 ‘Experimental & Molecular Medicine’ 온라인판에 지난 7월 2일 게재됐다. 생명연 손미영·이미옥·권오만 박사가 교신저자로, 생명연 유원동 박사와 건국대학교 이슬기 박사가 공동 제1저자로 참여했다.연구는 과학기술정보통신부 바이오·의료기술개발사업, 범부처재생의료기술개발사업, 식품의약품안전처 출연연구개발사업, 산업통상자원부 산업기술혁신사업, 국가과학기술연구회(NST) 생명연 전략연구사업 및 주요사업의 지원으로 수행됐다.
허지수
2026.10.01