동국대 의생명공학과 줄기세포공학 연구실(이수홍 교수 연구팀)에서 제 1저자로 김덕일 박사와 이민주 박사과정 학생이 진행한 “세포 역분화 향상을 위한 히알루론산 하이드로젤과 저강도 초음파 자극 융합 시스템 (Ultrasound-triggered three-dimensional hyaluronic acid hydrogel promotes in vitro and in vivo reprogramming into induced pluripotent stem cells)” 연구가 최근 생체재료 분야의 권위있는 학술지 Bioactive Materials, 38, 331-345 (IF=18.9, JCR 랭킹 상위 1.1%)에 게재됐다.

유도만능 줄기세포는 면역거부반응의 가능성이 낮고 배아줄기세포와 관련된 윤리적 문제를 해결하면서 만능성의 특성을 지니기 때문에 세포 치료, 질병 스크리닝, 신약개발 등 다양한 재생의학 분야에 활용되고 있다.

또한 환자의 체세포로부터 유도한 유도만능 줄기세포는 환자 개인의 유전적 특성과 세포적 특성을 고려한 개인 맞춤형 치료가 가능하다. 하지만 유도만능 줄기세포를 유도하는 기존 방법들은 낮은 효율성 (1-5%)의 문제점을 가지기 때문에 역분화 효율 증진 기술개발은 매우 중요한 연구 분야다.

이번 연구에서는 3차원 환경의 히알루론산(HA) 하이드로젤에서의 저강도 초음파 자극이 유도만능 줄기세포로의 역분화 효율을 기존 방법대비 15배 이상 증가시키는 것을 확인했다. 

또한, 저강도 초음파 자극은 세포골격 구조의 변화를 조절해 세포막의 유동성을 증가시키고 세포막 수용체와 리간드의 결합을 향상시킬 수 있고, 이러한 변화는 HA/CD44 결합을 촉진해 CD44의 하위 신호전달 경로인 STAT3 및 AKT의 활성화를 유도하게 돼 궁극적으로 역분화가 증진되는 역분화 메커니즘을 제시했다.

유도만능 줄기세포는 재생의학 분야에 매우 중요한 자원이며, 이 기술을 통해 기존 방법들의 낮은 효율성의 문제 해결을 가능하게 해 유도만능 줄기세포의 대량생산을 현실화하며 개인 맞춤형 의학 발전에 기여할 것으로 기대된다. 

한편, 이번 연구 결과는 한국연구재단 중견연구지원사업, 바이오의료기술개발사업, 세종과학 펠로우십 사업 등의 지원을 통해 이뤄졌다.

출처 : 이뉴스투데이(http://www.enewstoday.co.kr).