네이처셀, 세계 최초 퇴행성관절염 자가 줄기세포 치료제 ‘조인트스템’ 치료 기전 규명

네이처셀이 세계 최초 퇴행성관절염 자가 줄기세포 치료제인 조인트스템의 치료 기전을 규명하고, 그 결과를 국제 학술지에 게재했다.

바이오스타줄기세포 기술연구원 라정찬 박사팀과 충북대학교 김윤배 교수팀은 조인트스템의 기전연구를 통해 TSP-2가 인간지방유래 중간엽줄기세포(조인트스템)의 연골분화를 유도하는 것을 확인하고 인간지방유래 줄기세포가 토끼에서 퇴행성관절염 치료 효과가 있다는 연구 결과를 ‘World Journal of Stem Cells’(5-year impact factor: 3.53)에 2019년 12월 발표했다고 4일 밝혔다.

만성적 연령 관련 질환인 골관절염(OA)은 관절 연골의 점진적 파괴가 특징적인 행동 장애를 일으키는 대표적인 질환이다. 새로운 퇴행성관절염 치료 전략으로서 중간엽 줄기세포는 연골을 재생시킬 수 있다. 중간엽 줄기세포가 직접 연골세포로 분화하거나 연골세포 분화를 촉진하는 다양한 인자를 방출하며 연골 재생에 관여하는 인자 중 트롬보스폰딘-2(TSP2)이 잘 알려져 있다.

네이처셀에 따르면 연구팀은 지방줄기세포 배양 과정 중에 TSP2처리한 결과, TSP-2 처치는 지방줄기세포의 연골생성 마커 (SOX9 및 콜라겐 II)와 연골분화 신호 전달 유전자 (JAGGED1 및 NOTCH3)의 발현을 증가시켜 TSP-2가 지방줄기세포의 연골생성을 촉진한다는 것을 확인했다.

전방십자인대를 수술적으로 절단하고 운동을 병행시켜 퇴행성관절염을 유발한 뉴질랜드 흰토끼의 관절강 내에 지방줄기세포(1.7 × 106 또는 1.7 × 107 세포) 단독, TSP-2(100ng/knee, 2일 간격) 단독, 인간줄기세포(1.7 × 106)와 TSP-2(100ng/knee, 2일 간격)를 병행 투여한 후 관절의 변화(전체적인 모양, 방사선적 변화, 조직화학적 변화)를 8주 동안 관찰했다.

퇴행성관절염 유발 토끼의 연골 손상, 골육종 형성 및 세포 외 기질 손실이 인간유래 지방줄기세포 또는 TSP2 단독으로 처리한 동물에서 대조군에 비해 감소한 것으로 나타났다. 또한 지방줄기세포와 TSP-2를 병용 투여함으로써 이러한 감소 효과가 단독 처리군 보다 더 증가하는 것으로 확인됐다.

또한 병용 투여가 관절강액 내의 염증성 사이토카인과 또 다른 염증 유발인자인 암세포괴사인자-α(tumor-necrosis factor- α)를 현저히 감소시켰고, 지방줄기세포와 TSP-2 병용투여가 관절강내 염증 반응을 감소시킨다는 것을 규명했다.

조인트스템 개발책임자인 라정찬 박사는 “연구는 TSP-2가 관련 유전자인 JAGGED1/NOTCH3 신호를 통해 지방줄기세포의 연골분화를 촉진할 뿐 아니라 인간지방유래 줄기세포와 TSP-2가 상승작용을 통해 퇴행성 관절염 모델의 관절강 내 연골재생을 촉진한다는 사실을 규명했다”고 말했다.

이어 “이번 연구를 통해 조인트스템의 품목허가를 위해 준비해야 하는 작용기전과 연계된 역가 설정과 관련한 좋은 결과를 얻은 것”이라며 “최선을 다해 공동 연구를 수행해 준 김윤배 교수팀에 감사하다”고 덧붙였다.

세계 최초의 퇴행성관절염 자가줄기세포 치료제인 ‘조인트스템’은 현재 국내 3상 임상시험이 진행되고 있다.