"다리 절단 안 해도 돼요?"…무서운 당뇨 합병증, 새 치료법 나왔다

다리 부분에 혈액을 공급하는 혈관이 막혀 생기는 중증하지허혈. KIST 연구팀은 콜라겐 하이드로젤을 마이크로 단위로 가공한 새로운 줄기세포 치료제를 개발했다. /사진=게티이미지뱅크

국내 당뇨병 환자 수가 빠르게 늘어나는 가운데 대표적인 당뇨병 합병증인 중증하지허혈을 '콜라겐 줄기세포'를 활용해 치료할 수 있는 길이 열렸다.

KIST(한국과학기술연구원)는 김상헌 생체재료연구센터 책임연구원 연구팀이 콜라겐 하이드로젤을 이용해 3차원 줄기세포 중증하지허혈 치료제를 개발했다고 25일 밝혔다. 세포만으로 이뤄진 기존 줄기세포 치료제와 비교해 세포의 생존율이 높고 체내 이식도 간단하다는 설명이다.


중증하지허혈은 다리 부분에 혈액을 공급하는 주요 혈관이 막혀 발생하는 질환이다. 말초동맥에 동맥경화증이 점차 심해지면서 혈액 흐름이 서서히 줄어든다. 하지동맥이 점점 폐쇄되면 다리 조직이 괴사된다. 심한 경우 다리를 절단해야하는 수준에 이른다.

스텐트를 삽입하거나 혈전 방지 약물을 처방하기도 하지만 스텐트 삽입 과정에서 혈관이 손상되거나 혈전이 재발할 수 있다는 한계가 있다. 조직 재생 능력이 높은 줄기세포 치료제가 주목받는 이유다.

줄기세포 치료제는 손상 부위에 줄기세포를 이식해 세포와 조직의 기능을 복원하는 치료법이다. 다만 줄기세포를 단독으로 이식하면 치료 부위에 저산소증, 면역반응 등이 생기면서 세포 생존율이 저하될 수 있다. 이 경우 원하는 치료 효과를 얻을 수 없다. 줄기세포 치료제의 효과를 높이기 위해 생분해성 고분자나 세포외 기질 등을 지지체로 사용하는 방법이 연구되고 있다.


연구팀은 콜라겐 하이드로젤을 마이크로 단위(100만분의 1)로 가공해 체내 이식이 쉽고 세포분포도가 균일한 3차원 조직체를 만들었다. 세포 친화적인 성질을 가진 콜라겐은 마이크로젤 입자와 줄기세포 내 콜라겐 수용체 간 상호작용을 촉진하는 역할을 한다. 이를 통해 세포가 자기조립되도록 한다. 세포의 자기조립은 세포들이 생리기능을 가진 구조를 형성하는 것을 말한다.

그 결과 마이크로젤-줄기세포 조직체는 기존 줄기세포 치료제보다 높은 혈관 재생 능력을 보였다. 중증하지허혈을 앓는 실험용 쥐의 근육 조직에 마이크로젤-줄기세포 조직체를 주입했더니 기존 치료제 대비 혈류 흐름이 약 40% 개선됐다. 근육과 혈관의 재생 비율은 60% 높아졌다. 혈류량과 허혈 부위의 괴사가 예방되는 효과를 보였다.

연구팀은 이번 줄기세포 치료제를 다리 절단 외엔 다른 치료 방법을 찾을 수 없던 중증 환자에게도 적용할 수 있을 것으로 전망했다.

김상헌 책임연구원은 "콜라겐 마이크로젤은 생체적합성이 우수해 임상 등 실용화 가능성이 매우 높은 바이오 신소재"라며 "의료현장에서 요구하는 투여 방법에 기술, 치료제의 명확한 작용 메커니즘 규명 및 타겟인자 발굴 등 후속 연구를 추진할 것"이라고 밝혔다.