[헬스앤라이프 윤혜진 기자] 심장질환은 한국인 사망원인 2위에 오를 정도로 치명적인 질환이다. 위험도가 높고 발생 또한 지속적으로 증가하고 있다. 특히 고령화와 서구화된 식습관으로 인해 심장질환자 증가 폭은 더 두드러지고 있다. 획기적인 치료법 개발에 이목이 집중되는 이유다. 하지만 심장은 한 번 손상되면 재생이 어려워 약물과 시술 활용이 어렵다는 한계를 지닌다. 이런 가운데 국내 연구진이 줄기세포를 활용해 심장근 재생에 쓸 고순도 심근세포를 다량 분리할 수 있는 방법을 알아내 주목받고 있다. 20여년간 심장 재생 연구에 몰두해온 김효수 서울대병원 순환기내과 교수가 주인공이다. 심부전·심근경색 등 손상된 심근 기능을 회복할 수 있는 치료법 개발 가능성이 높아질 것이란 기대감이 높아지고 있다. 

이런 가운데 김효수 서울대병원 순환기내과 교수팀이 심장근육 재생에 쓸 심근줄기세포를 고순도로 다량 확보하는 길을 열었다. 김 교수팀은 모든 세포로 분화할 수 있는 유도만능줄기세포(iPS)가 심근줄기세포로 분화하는 과정에서 ‘라트로필린-2(Lphn2)’라는 세포표면 표지자가 증가한다는 사실을 규명했다. 심근줄기세포만을 분리할 수 있는 새로운 마커 ‘라트로필린-2’를 찾는 데 성공한 것이다. 한 발 더 나아가 김 교수팀은 심근줄기세포 표면에 분비된 라트로필린-2 단백질과 결합하는 형광 항체와 유세포분석법으로 순도 높은 심근줄기세포를 다량 확보하는 방법도 알아냈다. 동물실험을 통해 라트로필린-2가 심근줄기세포 형성에 결정적인 역할을 한다는 사실을 입증하기도 했다. 연구팀은 유전자 조작을 통해 라트로필린-2 유전자를 결손시킨 쥐를 만들었고, 그 결과 심장 기형이 초래돼 자궁 안에서 사망했다. 김 교수의 이번 연구 결과는 심장근육을 재생하는 세포치료 및 유전자치료 활성화에 기여할 것으로 기대를 모으고 있다.

 

Q   세계 최고 권위지인 <순환기(Circulation)> 최근호에 주목할 만한 논문으로 선정됐다.

A   우리가 개발한 프로토콜로 역분화 만능줄기세포를 심근세포로 분화시키는 과정에서 증가하는 유전자를 분석했다. 그 결과, 심근줄기세포에서만 발현되는 ‘라트로필린-2’라는 세포표면 표지자를 발견할 수 있었다. 또 역분화 만능줄기세포가 심근세포로 분화하는 과정 중엔 심근줄기세포도 나오지만 다른 줄기세포도 나오게 되는데, 이 단계에서 라트로필린-2와 특이적으로 결합하는 형광 항체로 심근 줄기세포만을 100% 획득하는 데 성공했다. 이번 결과에 학계가 관심이 크다.

 

Q   심근줄기세포 연구를 진행하게 된 계기가 있나.

A   2007년부터 2016년까지 10년간 세포치료사업단을 설립해 성공적으로 관련 연구를 진행했고 이후 세포치료-실용화 사업단과 5년 단위 프로젝트를 진행하고 있다. 15년간 세포-유전자 치료법 연구를 진행하며 다양한 연구 결과를 얻었는데, 이번 연구도 그 일환 중 하나다.

 

Q   심장 근육세포는 자가 재생이 매우 힘든 조직 아닌가.

A   그렇다. 줄기세포 단계에선 여러 가지 세포로 변신할 수 있는 가능성이 있는 반면 분화를 거듭하면 그 가능성은 줄고, 부여 받은 기능만 할 수 있다. 그런데 심근세포는 수축하는 기능만 부여 받은 근육세포이기 때문에 오직 수축만 할 뿐 다른 세포로 분화하거나 증식하지 않는다. 즉 재생이 어렵다는 의미다. 물론 일부는 심근세포가 분화해 새로운 세포가 나오기도 하는데 그건 아마도 심근 내에 심근 줄기세포 일부가 있기 때문이라고 생각한다.

 

 

Q   국내외 관련 연구 현황이 궁금하다. 다른 마커는 없었나.

A   심장 재생 치료에 있어서 가장 중요한 선결요건이 ‘배아줄기세포’나 ‘자가만능줄기세포’로부터 심근세포를 고순도로 대량 확보하는 것이다. 그래서 전세계 연구자들이 그 프로토콜을 개발하기 위해 지난 20여년간 연구에 매진해왔다. 전 세계적으로 유명한 (연구)그룹에서 심근 세포 특이 표지자를 발견해 리포트한 바가 있는데 크게 3가지다. 2개의 마커를 활용해야 하거나 세포질에 있어 분리가 어려운 마커, 또 쥐에만 있고 사람에는 없는 마커다.

 

Q    그렇다면 ‘라트로필린-2’를 심근세포 획득에 가장 앞서가는 마커라고 봐도 무방한가.

A    우리가 발견한 ‘라트로필린-2’는 2개가 아닌 1개의 마커만 이용해 심근줄기세포를 생포할 수 있다. 세포질도 아니고 표면 마커이기 때문에 산채로 포획할 수 있고, 쥐와 인간 모두에게 있다. 따라서 기존 연구자들이 발표한 마커 3종류보다 한 수 앞서는 새로운 마커를 발견했다고 볼 수 있다. 한가지 더, 라트로필린-2는 단순 마커가 아닌 세포 행동에 영향을 미치는 기능이 있는 마커이다. 심근세포에도 라트로필린-2는 항상 존재하는데, 라트로필린-2의 아고니스트(Agonist·자극제)를 처리하면 세포 내부에 신호가 전달되면서 세포가 증식하는 등 세포의 행동에 영향을 미치는 데 영향을 주는 마커라는 의미다. 현재는 자극할 수 있는 아고니스트를 추적 중에 있다. 아고니스트가 들어가면 세포가 자극을 받아 조금 더 분화가 빨라지거나 증식이 더 활발해질 것으로 기대하고 있다.

 

Q    진행 중인 후속 연구가 있나.

A    우선 후속 연구로 라트로필린-2 마커가 없어지면 어떻게 심근 경색이 악화되는지를 확인하고 있다. 또 라트로필린-2 유전자 주입 시 심장 기능 회복이 얼마나 되는지 진료 현장에 적용시킬 수 있도록 효과를 증명해 나가고 있다.

 

Q   연구 과정에서 흥미로웠던 점은.

A   처음엔 완전히 백지 상태에서 시작한다. 프로토콜을 셋업하고 시행착오를 거치면서 여러 마커를 상정한 다음 마커 하나하나를 테스트하며 답을 얻는 것이다. 이 모든 과정이 인고의 과정인데, 제대로 된 타겟을 찾았을 때 큰 희열을 느낀다. 마커가 작동하는 기전에서 생명의 오묘함을 느꼈다.

 

Q    어려웠던 점도 있었을 텐데.

A    사실 기쁜 순간보다 괴로웠던 순간이 훨씬 많다. 유전자 생물학이 젊은 세대에게 가장 (조건이)열악한 분야다. 연구비만 가지고 박사·포닥에게 월급을 줘야 하기 때문에 박봉이다. 실험 자체가 힘들기도 하다. 한 장의 논문 결과를 도출하기 위해선 100번의 실패를 해야 한다. 논문으로 게재할 가치가 있는 성공적인 실험 결과가 도출될 확률 또한 3% 미만이다. 100번 중 96번은 실패하고 한 번 쓸만한 데이터가 나오니까 좌절의 연속일 수 밖에 없다. 또 획기적인 새로운
마커를 규명했기 때문에 <네이처>, <셀>, <사이언스> 등 유명 저널에 투고를 하고 있지만 당연히 리젝트 된다. 비슷한 수준의 혁신성·독창성을 갖춘 페이퍼는 다 실리는데 말이다. 이는 결국 우리 한국 과학자들이 저널 배정에 있어 불리하다는 거다. 우리는 발목에 모래주머니를 차고 경주하는 셈이다. 이런 과정이 항상 괴롭다. 하지만 어쩔 수 없다고 생각한다.

 

Q   임상까지 얼마나 걸릴 것으로 예상하나.

A   동물 실험으로 효과가 있다면 사람에게 적용하는 과정이 남은 건데 5~10년 정도 걸릴 것으로 예상된다. 최근 유전자 치료제도 임상연구에 들어갔는데 이 역시 5~10년 정도로 본다.

 

Q   유전자 치료제가 개발된다면 부작용 우려는 없는 것인지.

A   각종 부작용 여부를 염려해서 계속해서 연구를 진행해, 데이터를 도출하고 있다. 그런데 우리나라 식품의약품안전처가 요구하는 사전 검사 항목이 미국에 비해 너무 까다롭다. 똑같은 연구에도 미국이 요구하지 않는 자료까지 요구하고 있다.

 

 

Q   심장 재생 관련 연구 외에 하고 있거나 계획 중인 연구가 있는가.

A   많은 연구가 있지만 한가지만 언급한다면 간, 폐, 콩팥 섬유화를 막는 연구다. 공해로 인해서 폐 섬유화 문제가 발생한다. 더구나 고령이 되면 콩팥 기능이 떨어진다. 그런데 우리가 타깃한 특정 유전자가 소실되면 간, 폐, 콩팥의 섬유화가 진행된다. 따라서 이 유전자를 유지, 회복할 수 있는 약물 요법을 개발하기 위한 연구를 진행 중이다.

 

Q   마지막으로 꼭 하고 싶은 말이 있다면.

A   이번 프로젝트가 전세계 경쟁력을 갖춘 ‘세계 최초’ 프로젝트이기 때문에 흥미롭지만, 그 과정은 사실 정말 험난했다. 앞서 잠깐 언급했지만 연구 환경이 너무 열악하다. 정부가 연구개발 성과를 고대한다면 젊은 생명과학도들을 지원해 주길 바란다. 이들이 제대로 된 보상을 받지 못하면 연구개발, 투자 인력, 동력 모두를 놓치게 된다. 이 사실을 절대 잊어선 안된다. 청년 지원 정책이 젊은 연구자들이 함께 하는 연구 개발에 보다 적극적인 투자를 해줘야 한다.

yhj@healthi.kr

 

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