삼성서울병원-KIST 공동연구팀, P물질(통증전달물질) 주입해 줄기세포 끌어 모아 치료해 “자연치유 능력 최대한 살릴 방안연구”

<성균관의대 삼성서울병원 김상준교수 및 한국과학기술연구 원정영미박사>

퇴행성관절염을 치료하는 새로운 길이 열릴지 관심이 모아지고 있다.

성균관의대 삼성서울병원 김상준교수(재활의학과)과 한국과학기술연구 원정영미박사 공동연구팀은 동물실험을 통해 P물질(Substance-P, SP)을 자가조립펩타이드(Self-assembled peptides, SAP)에 화학적으로 붙여 투여했을 때 퇴행성관절염의 진행을 막을뿐만 아니라 무릎연골의 조직재생효과를 확인했다고 밝혔다.
 
P물질은 우리 몸 속에서 통증감각을 전달하는 신경세포물질로, 신체에 손상이 발생하면 중간엽 줄기세포를 해당부위로 끌어와 회복을 촉진시키는 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

P물질이 상처를 치료하는 일종의 마중물 역할을 하는 셈이다. 연구팀은 P물질의 이러한 특성을 살려 노화로 닳아 없어진 무릎연골을 상처가 아물 때 새살이 돋는 것처럼 조직재생방식을 고안해냈다.

그러나 인체 내에서 자연 생성되는 P물질의 양이 많지 않은데다 외부에서 주입해도 금방 흩어져버린다는 점이 걸림돌이었다. 또한 과다 투여 시 통증이 증가할 것이라는 우려도 있었다.

이에 연구팀은 P물질을 자가조립펩타이드와 화학적으로 결합하는 방법으로 초기난관을 뚫었다. 인체를 구성하는 아미노산의 복합물인 자가조립펩타이드는 젤타입으로 전환이 가능하여 주사제 형태로 관절에 직접투여가능하고, 관절강 내에서 오래 머물 수 있다.

특히 P물질의 용량을 달리 투여하여 35마이크로그램(μg)이 적정용량임을 확인했다. P물질이 통증을 전달하는 물질 중 하나이나 이번 연구에서와 같이 소량을 관절강 내에 주입 시 통증 정도는 증가하지 않았다

이를 토대로 연구팀은 P물질 투여군과 줄기세포추가투여군, 실험대조군 등으로 실험용 쥐 40 마리를 무작위로 나누어 연구를 진행했다.

골관절염을 유도하는 무릎수술을 한 뒤 2주 후 관절강 내에 약물을 투여, 6주를 지켜봤다.

그결과 P물질 투여군은 실험 대조군에 비해 개선효과가 확실히 뚜렷했으며 효과 또한 줄기세포를 추가 투여 했을 때와 크게 다르지 않았다.

연골세포가 노화로 죽는 비율(세포사멸)이 대조군의 경우80%인데 비하여 P물질투여군(35μg)은 절반인40% 로 줄었다.

특히 손상부위 회복을 돕는 중간엽 줄기세포를 끌어오는 양 또한 대조군 대비 6배 가량 늘었다.(anti-CD90 and CD105 antibody, 198.1±15.6μ㎡/ 171.1±15.6μ㎡ in control group vs 1170.7±291.4μ㎡/999.6±71.5μ㎡)

또한, 퇴행성 관절염의 진행에 관여하는 염증성인자인 IL-1의 발현율도 50%로 낮추었다.

김상준교수는“퇴행성관절염은 노화로 인해 발생하기 때문에 이를 최대한 늦추고 원활히 기능할 수 있도록 하는 것이 치료목표”라며“아직 동물 실험모델이긴 하지만 기존치료와 달리 인체의 자연치유능력을 살렸다는 점에서 의미가 크다”고전했다.  

한편, 이번 연구는 삼성서울병원과 KIST 공동연구프로젝트(TRP; transitional research project)의 지원으로 진행됐으며, 생체조직 공학분야의 국제학술지인<Biomaterials>(IF 8.312) 최근호에 게재됐다.

헬스팀 이재승 기자 [e-mail]