[더파워 이설아 기자] 멜라토닌과 NRF2 mRNA를 하나의 지질나노입자(LNP)에 함께 담아 중간엽줄기세포의 기능을 강화하는 기술이 개발됐다. 폐섬유증 마우스 모델에서는 폐 조직 손상과 콜라겐 축적이 줄어드는 결과가 확인돼 향후 기능강화 세포치료제 개발 가능성을 제시했다.
가톨릭대학교 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단 합성생물학사업단장 구희범 교수와 가톨릭대학교 의과대학 의생명과학교실 박지선 박사, 조보빈 연구원 연구팀은 멜라토닌과 NRF2 mRNA를 동시에 탑재한 LNP를 활용해 중간엽줄기세포(MSC)의 항산화·항섬유화 기능을 강화하는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.
폐섬유증은 폐 조직에서 산화 스트레스가 지속되고 세포외기질이 과도하게 축적되면서 조직이 점차 딱딱해지는 질환이다. 기존 항섬유화 치료제는 질환 진행을 늦추는 데 사용되지만 치료 효과에는 한계가 있다는 게 연구팀의 설명이다.
중간엽줄기세포는 조직 재생과 면역조절 특성을 갖고 있어 폐섬유증 치료 후보로 연구되고 있다. 다만 질환 부위의 열악한 미세환경에서는 세포가 치료 기능을 충분히 유지하기 어렵다는 문제가 있었다.
연구팀은 이를 보완하기 위해 항산화 반응과 관련된 NRF2 mRNA와 멜라토닌을 LNP에 함께 탑재하고, 이를 중간엽줄기세포에 처리하는 방식을 적용했다.
특히 멜라토닌이 단순한 항산화 물질 역할을 넘어 LNP의 물리적 특성에도 영향을 미친다는 점을 확인했다. 멜라토닌이 LNP 막의 유동성을 높이고 세포 내 엔도솜 탈출을 촉진하면서 mRNA가 세포질로 전달되는 효율을 높였다는 설명이다.
기능이 강화된 중간엽줄기세포에서는 활성산소와 세포사멸, DNA 손상이 감소하는 등 항산화 기능 향상이 확인됐다.
폐섬유증 마우스 모델에서도 변화가 나타났다. 연구팀이 기능강화 중간엽줄기세포를 투여한 결과 치료군에서 폐 조직 손상과 콜라겐 축적이 감소했고, 섬유화 관련 지표도 유의하게 억제됐다.
이번 결과는 동물모델 단계의 연구로, 실제 환자 치료 효과를 입증한 것은 아니다. 연구팀은 멜라토닌과 mRNA를 함께 활용하는 LNP 기술이 줄기세포의 치료 기능을 강화하는 새로운 접근법이 될 수 있을 것으로 보고 있다.
구희범 교수는 "이번 연구는 지질나노입자를 이용한 효율적인 mRNA 전달을 통해 줄기세포의 치료 기능을 강화할 수 있다는 가능성을 보여준 연구"라며 "향후 다양한 기능강화 세포치료제 개발에 활용할 예정"이라고 말했다.
