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“줄기세포 활용 뇌질환 치료제 개발”
전남대 생명산업공학과 문병산 교수
암줄기세포 분리 직접 타깃팅 매커니즘 기반
MBD3 기능적 저해 생존 신호전달체계 조절

2021. 07.25. 16:56:19

문병산 교수

[전남매일=우성진 기자]전남대 생명산업공학과 문병산 교수 연구팀이 ‘인간의 뇌’ 연구를 통한 다양한 뇌질환 치료제 개발에 속도를 내고 있다.

지난해 세계 최초로 뇌종양 줄기세포 제어 연구에 이어 인간 뇌 구조를 모사한 3차원 대뇌 오가노이드 시스템을 구축하고 알츠하이머 등 퇴행성 뇌질환의 발병기전 연구 및 치료제 개발에 돌입했다.

25일 문 교수 연구팀에 따르면 뇌종양 가운데 가장 악성 뇌종양인 GBM (Glioblastoma Multiform)의 경우 기존 치료법인 외과수술, 항암제 및 방사선 치료법을 활용해 치료가 어렵고 거의 1년을 넘기지 못한다.

이러한 뇌종양 치료와 관련해 넘어야할 문제들은 뇌종양의 형성, 재발 및 항암제 내성과 관련한 것들이고 이러한 특징들을 모두 가지고 있는 세포들이 뇌종양 암줄기세포라는 사실은 잘 알려져 있다.

연구팀은 뇌종양 암줄기세포를 분리하고 직접적으로 타깃팅 할 수 있는 메커니즘과 이를 기반으로 한 항암제 개발에 나서고 있다.

이미 후성 유전학 조절 바이오 마커로 알려진 ‘MBD3’를 조절할 경우 뇌종양 암줄기세포 분화를 유도해 뇌종양 발생 및 재발 억제는 물론 항암제 내성을 극복할 수 있는 효과가 크다는 사실을 입증했다.

이 연구 성과는 뇌종양 암 줄기세포를 특이적으로 조절할 수 있는 MBD3 유전자 기능을 규명하고 단백질 안정성을 감소시키는 방법을 통해 암 억제 효력을 확인한 사례로, 미국 의과학분야 세계적 권위의 학술지인 ‘저널 오브 클리니컬 인베스티게이션’ (JCR 상위 Ranking 1.8 %) 온라인 판에 게재됐다.

이번 연구는 MBD3를 기능적으로 저해함으로써 기존 항암제 내성을 보이는 뇌종양 줄기세포 및 재발성 뇌종양의 분화 능력과 생존 관련 신호전달체계를 조절할 수 있다는 사실을 밝혀내 새로운 항암제 개발을 자극하는 등 뇌종양 치료에 다가갈 수 있는 전기를 마련한 것으로 평가받고 있다.

문 교수팀은 뇌종양 항암제 내성 극복 신약개발을 위한 후속연구로 유도만능 줄기세포인 인간역분화 줄기세포를 활용해 인간뇌구조를 모사한 3차원 대뇌 오가노이드 시스템과 뇌종양을 결합한 뇌-종양 어셈블로이드 모델을 구축했다.

이를 통해 기존 항암제 개발의 임상 재현력 부족과 동물모델의 한계점을 극복하기 위해 개발한 이 시스템은 기존 신약개발의 패러다임 변화를 가져다줄 것으로 기대된다.

특히 3차원 대뇌 오가노이드 모델을 활용해서 뇌에서 발생하는 각종 질환 연구에 속도가 붙었다. 극복해야 할 대상인 알츠하이머와 같은 퇴행성 뇌질환의 발병기전 및 치료제 개발에 가능성이 보이고 있다.

인간 역분화 줄기세포를 기반으로 한 피부모델 구축도 성공했다. 연구팀은 각종 기능성 물질, 화합물 및 바이오 의약품들의 탈모치료제개발에 활용할 수 있는 약물 스크리닝 플랫폼 구축 연구에도 속도를 내고 있다.

문 교수는 “2000년 초반부터 줄기세포를 활용한 다양한 연구를 수행해 왔다. 현재 줄기세포와 관련된 연구는 줄기세포 조작활용을 통해 임상에 필요한 치료제 개발까지 왔다”고 설명했다.

특히 “줄기세포를 활용한 세포 치료제 개발연구, 인공 뇌를 활용한 퇴행성 뇌질환 치료제 개발 플랫폼 연구가 인구 노령화로 인해서 닥치게 될 사회적 문제를 해결할 수 있을 것이다”고 강조했다./우성진 기자

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