건국대 조쌍구 교수팀, '15분 내' 줄기세포 유래 초고순도 세포외소포체 대량 생산 기술 개발

메디먼트뉴스

2022.10.20 23:40:06

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[메디먼트뉴스 정원욱 기자]건국대학교는 KU융합과학기술원 조쌍구 교수(줄기세포재생공학과) 연구팀이 조선대학교 의과대학 김태형 교수 연구팀과 함께 15분 이내로 줄기세포 유래 초고순도 세포외소포체를 대량 생산하는 기술 연구 결과를 발표했다고 20일 밝혔다.

세포는 대부분 miRNA나 단백질 등 유효인자들을 담고 있는 세포막 성분으로 둘러싸인 소포체를 분비하는데, 이를 세포외소포체(Extracellular vesicles·EVs)라고 통칭한다. 생성기 전이나 크기에 따라 마이크로베지클(Microvesicles) 또는 엑소좀(Exosomes) 등으로 구분하기도 하며, 세포 간 신호 전달에 매우 중요한 인자들로 여겨진다.

세포외소포체는 모세포의 특성을 대부분 지닌다고 알려졌으며, 이를 활용해 재생 및 염증 조절 효과가 탁월한 줄기세포 유래 세포외소포체 치료제 연구가 활발히 진행 중이다. 하지만 실제 치료제 개발을 위해서는 생산량의 한계 및 세밀한 비임상·임상 연구, 안전성을 증명하기 위한 과학적 근거 마련 등의 문제를 해결해야 한다.

기존에 자연 엑소좀을 추출하기 위해서는 엑소좀 결핍 소태아혈청((EV-depleted FBS)이 포함된 배양배지를 이용해, 약 24시간 이상 세포외소포체 분비를 유도했다. 이 과정에서 세포가 성장하며 분비하는 다양한 노폐물, 단백질, 사이토카인, 동물유래 혈청 성분 등이 함유돼 순수한 세포외소포체를 분리하기가 어려웠다. 또 분비 유도까지 시간이 오래 걸리기 때문에 모세포가 여러 환경에 노출될 수 있어 매우 불균질한 세포외소포체를 분비할 가능성이 커진다.

이에 연구팀은 녹사(Noxa) 단백질에서 유래한 미토콘드리아 타겟팅 도메인(Mitochondrial targeting domain·MTD) 부분을 포함해, 특정 아미노산 서열로 이뤄진 펩타이드로 줄기세포 세포외소포체 대량 생산을 유도했다. 해당 기술은 동물유래 혈청 성분이 전혀 포함되지 않은 화학조성 완충액에서 진행돼 고순도의 세포외소포체를 얻을 수 있으며, 15분 이내의 짧은 시간 동안만 생산을 유도하여 균질한 세포외소포체를 확보할 수 있다.

또한 연구팀은 펩타이드 처리를 통해 세포 내 칼슘 이온의 농도를 순간적으로 높여 칼슘 매개 효소를 활성화함으로써 엑소좀 대량 생산 가능성도 밝혔다.

조 교수는 "이번 연구 결과로 확보된 새로운 엑소좀 생산 플랫폼 기술을 통해, 최소화된 제조 공정으로 고기능성의 초고순도 세포 유래 세포외소포체를 대량 생산해 경제성 높고 효율적인 엑소좀 기반 치료제 및 엑소좀 약물 수송 제제를 개발하고자 한다"고 말했다.

김 교수는 "초고순도 세포외소포체 대량 생산 플랫폼 기술은 다양한 세포에서 적용할 수 있다"며 "이를 통해 여러 난치성 질환, 암 치료제, 백신 등에 대한 차세대 세포외소포체 치료제 개발이 가능할 것으로 기대한다"고 말했다.

한편 이번 연구 결과는 세계적인 학술지 'Journal of Extracellular Vesicles(IF=17.337)'에 개재됐으며, 생물학연구정보센터(BRIC)의 '한국을 빛내는 사람들'에 소개됐다. 또한 세포외소포체 치료제 개발에 힘쓰는 스템엑소원, 엑소캘리버가 함께 참여해 산업화에 박차를 가하고 있다.

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