정의 및 개요
줄기세포(stem cell)는 자가 재생 능력과 다분화 잠재력을 가진 세포이다. 발생 단계의 배아줄기세포(embryonic stem cell)부터 성체의 다양한 조직에 존재하는 성체줄기세포(adult stem cell)까지 다양한 종류가 있다. 줄기세포치료(stem cell therapy)는 이 세포들을 이용하여 질환을 치료하는 재생의학의 핵심 분야이다.
임상에서 가장 광범위하게 연구되고 적용되는 것은 중간엽줄기세포(mesenchymal stem cell/stromal cell, MSC)이다 [1]. MSC는 골수, 지방 조직, 탯줄(제대혈), 치아 치수, 태반 등 다양한 조직에서 채취 가능하며, 골세포, 연골세포, 지방세포로의 분화 능력과 강력한 면역 조절·항염증 기능을 보유한다 [1].
중간엽줄기세포의 치료 기전
중간엽줄기세포는 손상 조직에서 직접 세포를 보충하는 것보다 분비하는 다양한 인자를 통해 치료 효과를 발휘하는 것으로 이해된다 [2][3].
신경영양인자 분비: BDNF(brain-derived neurotrophic factor), NGF(nerve growth factor), NT-3(neurotrophin-3)를 분비하여 신경 생존·성장·기능 회복을 촉진한다 [3].
항염증 효과: 프로스타글란딘 E2, IL-10, TGF-β를 분비하여 염증 반응을 억제하고 조절T세포를 유도한다 [2].
혈관신생 촉진: VEGF(vascular endothelial growth factor), FGF를 분비하여 혈관 재생을 돕는다 [3].
분비체(secretome) 및 엑소좀(exosome): MSC에서 분비되는 엑소좀에는 성장인자, miRNA, 단백질이 포함되어 있어 세포 간 통신을 통한 조직 재생을 유도한다 [3].
신경계 적용
척수 손상, ALS, 파킨슨병, 뇌졸중 후 재활, 자율신경 기능 장애에서 MSC의 임상 적용이 연구 중이다. 소규모 임상 연구에서 MSC 투여가 신경 기능 일부를 회복시키거나 진행을 늦추는 효과가 보고되었으나, 대규모 무작위대조시험 근거는 아직 제한적이다.
자율신경 기능 장애에서 MSC는 손상된 자율신경절(autonomic ganglia)과 말초 자율신경 섬유 주변에 분포하여 신경영양인자를 공급하고 염증을 억제하는 기전으로 기능 회복을 도울 수 있다.
지방 유래 재생세포
지방 조직은 MSC와 기타 재생 세포의 풍부한 공급원이다. 지방흡입 또는 소량 채취를 통해 얻은 지방 조직을 효소 처리 후 원심 분리하면 기질혈관분획(stromal vascular fraction, SVF)을 얻는다. SVF에는 중간엽줄기세포, 혈관주위세포, 내피 전구세포, 대식세포, T림프구 등이 포함된다.
자가 SVF는 면역 거부 반응 없이 당일 시술이 가능하다는 장점이 있다. 관절염, 신경병증, 자율신경 기능 장애에서 SVF의 임상 적용이 진행 중이다.
안전성
메타분석에서 MSC를 이용한 치료는 전반적으로 안전성 프로파일이 양호하며, 주요 부작용 발생률이 낮은 것으로 확인되었다 [4]. 단기 부작용으로는 주사 부위 통증, 경미한 발열, 두통이 있다. 종양 발생 위험에 대한 우려가 있었으나, 현재까지 임상 연구에서 MSC 투여와 종양 발생의 인과 관계는 확립되지 않았다 [4].
장기 안전성 데이터가 아직 충분하지 않으므로, 인증된 의료기관에서 임상 프로토콜에 따라 시행하는 것이 중요하다.