국내 연구팀이 면역 거부 반응을 최소화한 ‘저면역원성 유니버설 유도만능줄기세포(iPS 세포)’ 개발에 성공했다. 

가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단 첨단세포치료사업단 주지현 교수(서울성모병원 류마티스내과)를 비롯해 가톨릭대학교 유도만능줄기세포 응용 연구소의 임예리 연구교수, ㈜YiPSCELL의 김주련 이사, 남유준 부사장, ㈜YiPSCELL의 전도영 연구원, 최유진 연구원, 최선주 연구원, 홍창표 이사, 김시영 연구원, 정혜린 이사, 박나래 이사, 성균관대학교 바이오헬스규제과학과의 손여원 교수팀은 최신 유전자 편집 기술인 CRISPR-Cas9 유전자 가위 기술을 이용해 면역 반응을 유발하는 주요 유전자들을 조작했다.  

특히, 우리 몸에서 면역 반응을 조절하는 ‘인간 백혈구 항원(HLA)’ 유전자인 HLA-A, HLA-B 및 HLA-DR 알파(DRA)를 선택적으로 제거하여 면역 반응을 최소화하는 데 성공했다.

(그림 : HLA-A, HLA-B 및 HLA-DRA 가 녹아웃된 유도만능줄기세포의 단일 클론을 선택하는 과정 및 선택된 단일 클론들의 추가 분석을 통해 최종 클론을 선택하기까지의 모식도)

연구팀이 개발한 유도만능줄기세포 클론 ‘Clone A7’은 다음과 같은 특징을 보였다. 

▲다능성(여러 세포로 변할 수 있는 능력) 유지 : 세포가 정상적으로 발달할 수 있는지 확인하기 위한 세포의 핵심 마커(Oct4, Sox2, Klf4, Lin28, SSEA4, Nanog, Tra-1-60)가 정상적으로 발현을 확인 ▲유전자 이상 없음 : 세포의 유전자 구성이 정상적인지 확인하는 핵형 검사(karyotyping)에서 이상이 발견되지 않음 ▲삼배엽 분화 가능성 확인 : 인체의 모든 조직을 구성하는 세 가지 기본 층(외배엽, 중배엽, 내배엽)으로 분화할 수 있는 능력을 확인함 ▲면역 회피 특성 입증 : 면역 시스템이 세포를 이물질로 인식하는지를 확인하는 실험에서, 인터페론 감마(IFN-γ, 면역 반응을 유도하는 단백질) 자극에도 불구하고 HLA-A, HLA-B, HLA-DR 단백질이 발현되지 않음 ▲면역 거부 반응 최소화 (hypoimmunogenicity) 확인 : 면역 세포가 새로 생성된 iPS 세포를 공격하지 않음을 실험을 통해 검증했다. 

이번 연구 결과는 세포 치료의 한계를 극복하고, 맞춤형 치료(cell therapy) 시대를 앞당기는 중요한 성과로 평가된다. 

면역 거부 반응을 줄인 유도만능줄기세포는 장기 이식, 난치성 질환 치료 등 다양한 의료 분야에서 활용할 수 있는 가능성을 보여주었다.

주지현 교수는 “이번 연구를 통해 동종 세포 치료에서도 면역 거부 반응을 최소화할 수 있는 가능성을 확인했다”라며, “향후 후속 연구를 통해 임상 적용 가능성을 높이는 것이 목표”라고 밝혔다.

가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단의 지원으로 진행된 이번 연구는 2025년 3월 국제학술지 Experimental & Molecular Medicine(IF: 9.5)에 ‘Generation of hypoimmunogenic universal iPS cells through HLA-type gene knockout’라는 제목으로 발표됐다.

이번 연구결과는 유도만능줄기세포 기반 치료법의 실용화를 앞당길 수 있는 중요한 이정표로 평가되며, 향후 관련 연구가 더욱 활발히 진행될 것으로 기대된다.  

한편 줄기세포는 신체의 여러 조직으로 변할 수 있는 능력을 가진 세포다. 

특히, 유도만능줄기세포(iPS 세포)는 피부나 혈액 등의 체세포에 특정 유전자를 도입하여 만든 줄기세포로, 인체 내 다양한 조직으로 분화할 수 있다.

그러나 환자의 몸에 이식될 경우, 면역 시스템이 이를 외부 물질로 인식하여 공격하는 ‘면역 거부 반응’이 발생할 수 있다. 이는 세포 치료가 실질적으로 활용되는 데 있어 가장 큰 걸림돌 중 하나였다.

[메디컬월드뉴스 김영신 기자]

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