단순 완화 넘어 근본 치료로… 침샘 되살리는 '줄기세포 치료' 길 열렸다
고려대 안암병원 전상호·서울대 이상우 교수팀, 재생의료 기반 침샘 복원 기술 개발
미세 도관(0.8mm) 통한 약물 전달로 타액 분비 정상화… 전신 면역 불균형까지 개선
【덴탈프레스=박종운 기자】 음식을 씹고 삼키는 일상을 무너뜨리고 전신 쇠약까지 부르는 난치성 구강건조증을 줄기세포로 근본 치료할 수 있는 기술이 개발됐다. 손상된 침샘 조직 자체를 재생하는 것은 물론, 미세 관을 통해 치료제를 환부에 고르게 전달해 침 분비 기능을 정상 수준으로 끌어올리는 방식이다.
고려대학교 안암병원 전상호 교수와 서울대학교 구강생리학교실 이상우 교수 공동 연구팀은 범부처재생의료기술개발사업의 지원을 받아 침샘(타액선)을 직접 재생시키는 줄기세포 치료 플랫폼을 구축했다고 밝혔다.
■ '구강노쇠' 부르는 구강건조증… 기존 약물 한계 뚜렷
침은 99%의 수분과 1%의 유효 성분으로 구성돼 소화, 항균, 치아 보호 등 구강 내 방어막 역할을 수행한다. 침 분비가 급감하는 구강건조증은 65세 이상 인구 3명 중 1명이 겪을 정도로 흔하며, 궤양과 극심한 통증(10점 만점 중 평균 7.9점)을 유발한다. 저작 기능 저하와 영양 불균형으로 이어지는 '구강노쇠'는 전신 쇠약과 사망 위험을 높이는 주요 원인으로 꼽힌다.
자가면역질환인 쇼그렌병은 구강건조증의 가장 까다로운 원인 질환이다. 환자의 93.5%가 40~50대 여성으로, 악성 림프종 발병 위험이 일반인 대비 44배에 달한다.
그러나 현행 치료법은 인공 타액 투여나 일시적인 분비 촉진제(1992년 승인 약물) 처방에 머물러 있다. 촉진제는 효과 지속 시간이 20분~2시간에 불과하고 발한·구역질 등의 부작용이 따른다. 면역억제제나 항체 치료제 역시 전신 투여 시 미세한 침샘 도달률이 낮아 30여 건이 넘는 글로벌 임상시험에서 뚜렷한 성과를 내지 못했다.
■ '예열 줄기세포·고분자 매트릭스·0.8mm 도관' 3대 혁신 접목
연구팀은 기존 한계를 극복하기 위해 세 가지 핵심 전략을 제시했다.
염증 예열 줄기세포 선별: 거부반응이 낮고 조직 재생 능력이 우수한 탯줄 유래 줄기세포를 사용했다. 특히 세포를 염증 신호에 미리 노출시켜 '예열'함으로써 체내 투여 시 면역 조절 및 치유 반응을 극대화했다.
고분자 매트릭스 고정: 침이 지속적으로 분비되는 환경에서 세포가 씻겨 내려가지 않고 침샘 조직 내에 안정적으로 안착하도록 지지체 역할을 하는 고분자 재료를 융합했다.
0.8mm 미세 도관(Duct) 직접 전달: 주삿바늘로 침샘을 찌르는 대신, 입안으로 연결된 지름 0.8mm의 침샘 관을 통해 치료제를 역류 주입하는 방식을 채택했다. 이를 통해 조직 손상과 통증을 최소화하고 치료제가 침샘 전역에 균일하게 퍼지도록 설계했다.
신약 유효성 검증 속도도 대폭 끌어올렸다. 연구팀은 발생 중인 생쥐 배아의 침샘을 통째로 배양해 신경·혈관·줄기세포가 공존하는 3차원 평가 모델을 구축했다. 기존 오가노이드 모델로는 4주가 걸리던 분기 형성(Branching) 평가를 단 2일 만에 마칠 수 있게 됐다.
■ 동물실험서 타액 분비 4배 회복… 비장 면역세포 정상화 확인
중증 쇼그렌병 질환 모델 생쥐를 대상으로 도관 투여를 진행한 결과, 정상 수준의 25%까지 떨어졌던 침 분비량이 거의 정상 수치로 회복됐다. 침샘 조직 내 비정상적으로 뭉쳐 있던 자가반응성 면역세포 군집도 50% 이상 감소했다.
세포 자체의 능동적 반응 메커니즘도 규명됐다. 예열된 줄기세포는 침샘 내부 환경을 감지해 면역 억제 효소를 대량 분비했다. 해당 효소가 침샘을 공격하는 면역세포의 필수 아미노산을 선제적으로 소모함으로써 염증 반응을 무력화하는 원리다.
특히 국소 부위 치료임에도 원격 면역 장기인 비장에서 조절 T세포(Treg)가 정상 수준으로 회복되는 전신 면역 균형 효과가 확인됐다.
■ 눈물샘·신장·폐 등 다장기 확장 추진… 임상 진입 박차
연구팀은 침샘처럼 나뭇가지 형태로 갈라지며 발달하는 외분비 장기의 발생학적 공통점에 착안해, 해당 기술을 '리프(R.I.F) 플랫폼'으로 확장하고 있다. 안구건조증(눈물샘), 급성 신부전(신장), 방사선 폐섬유화(폐), 제1형 당뇨(췌장) 등이 주요 적용 대상이다.
현재 줄기세포 단일 치료제는 비임상 안전성을 입증하고 첨단재생의료 임상연구 제도를 통해 환자 대상 임상시험을 진행 중이다. 세포와 고분자 매트릭스를 결합한 융복합 제제는 독성시험을 마치고 의약품 제조 품질 관리(GMP) 체계를 수립해 후속 임상 진입을 준비하고 있다. 0.8mm 미세 관을 안정적으로 개통하고 약물을 주입하기 위한 전용 의료기기 개발도 병행되고 있다.
단순 완화 넘어 근본 치료로… 침샘 되살리는 '줄기세포 치료' 길 열렸다
고려대 안암병원 전상호·서울대 이상우 교수팀, 재생의료 기반 침샘 복원 기술 개발
미세 도관(0.8mm) 통한 약물 전달로 타액 분비 정상화… 전신 면역 불균형까지 개선
【덴탈프레스=박종운 기자】 음식을 씹고 삼키는 일상을 무너뜨리고 전신 쇠약까지 부르는 난치성 구강건조증을 줄기세포로 근본 치료할 수 있는 기술이 개발됐다. 손상된 침샘 조직 자체를 재생하는 것은 물론, 미세 관을 통해 치료제를 환부에 고르게 전달해 침 분비 기능을 정상 수준으로 끌어올리는 방식이다.
고려대학교 안암병원 전상호 교수와 서울대학교 구강생리학교실 이상우 교수 공동 연구팀은 범부처재생의료기술개발사업의 지원을 받아 침샘(타액선)을 직접 재생시키는 줄기세포 치료 플랫폼을 구축했다고 밝혔다.
■ '구강노쇠' 부르는 구강건조증… 기존 약물 한계 뚜렷
침은 99%의 수분과 1%의 유효 성분으로 구성돼 소화, 항균, 치아 보호 등 구강 내 방어막 역할을 수행한다. 침 분비가 급감하는 구강건조증은 65세 이상 인구 3명 중 1명이 겪을 정도로 흔하며, 궤양과 극심한 통증(10점 만점 중 평균 7.9점)을 유발한다. 저작 기능 저하와 영양 불균형으로 이어지는 '구강노쇠'는 전신 쇠약과 사망 위험을 높이는 주요 원인으로 꼽힌다.
자가면역질환인 쇼그렌병은 구강건조증의 가장 까다로운 원인 질환이다. 환자의 93.5%가 40~50대 여성으로, 악성 림프종 발병 위험이 일반인 대비 44배에 달한다.
그러나 현행 치료법은 인공 타액 투여나 일시적인 분비 촉진제(1992년 승인 약물) 처방에 머물러 있다. 촉진제는 효과 지속 시간이 20분~2시간에 불과하고 발한·구역질 등의 부작용이 따른다. 면역억제제나 항체 치료제 역시 전신 투여 시 미세한 침샘 도달률이 낮아 30여 건이 넘는 글로벌 임상시험에서 뚜렷한 성과를 내지 못했다.
■ '예열 줄기세포·고분자 매트릭스·0.8mm 도관' 3대 혁신 접목
연구팀은 기존 한계를 극복하기 위해 세 가지 핵심 전략을 제시했다.
염증 예열 줄기세포 선별: 거부반응이 낮고 조직 재생 능력이 우수한 탯줄 유래 줄기세포를 사용했다. 특히 세포를 염증 신호에 미리 노출시켜 '예열'함으로써 체내 투여 시 면역 조절 및 치유 반응을 극대화했다.
고분자 매트릭스 고정: 침이 지속적으로 분비되는 환경에서 세포가 씻겨 내려가지 않고 침샘 조직 내에 안정적으로 안착하도록 지지체 역할을 하는 고분자 재료를 융합했다.
0.8mm 미세 도관(Duct) 직접 전달: 주삿바늘로 침샘을 찌르는 대신, 입안으로 연결된 지름 0.8mm의 침샘 관을 통해 치료제를 역류 주입하는 방식을 채택했다. 이를 통해 조직 손상과 통증을 최소화하고 치료제가 침샘 전역에 균일하게 퍼지도록 설계했다.
신약 유효성 검증 속도도 대폭 끌어올렸다. 연구팀은 발생 중인 생쥐 배아의 침샘을 통째로 배양해 신경·혈관·줄기세포가 공존하는 3차원 평가 모델을 구축했다. 기존 오가노이드 모델로는 4주가 걸리던 분기 형성(Branching) 평가를 단 2일 만에 마칠 수 있게 됐다.
■ 동물실험서 타액 분비 4배 회복… 비장 면역세포 정상화 확인
중증 쇼그렌병 질환 모델 생쥐를 대상으로 도관 투여를 진행한 결과, 정상 수준의 25%까지 떨어졌던 침 분비량이 거의 정상 수치로 회복됐다. 침샘 조직 내 비정상적으로 뭉쳐 있던 자가반응성 면역세포 군집도 50% 이상 감소했다.
세포 자체의 능동적 반응 메커니즘도 규명됐다. 예열된 줄기세포는 침샘 내부 환경을 감지해 면역 억제 효소를 대량 분비했다. 해당 효소가 침샘을 공격하는 면역세포의 필수 아미노산을 선제적으로 소모함으로써 염증 반응을 무력화하는 원리다.
특히 국소 부위 치료임에도 원격 면역 장기인 비장에서 조절 T세포(Treg)가 정상 수준으로 회복되는 전신 면역 균형 효과가 확인됐다.
■ 눈물샘·신장·폐 등 다장기 확장 추진… 임상 진입 박차
연구팀은 침샘처럼 나뭇가지 형태로 갈라지며 발달하는 외분비 장기의 발생학적 공통점에 착안해, 해당 기술을 '리프(R.I.F) 플랫폼'으로 확장하고 있다. 안구건조증(눈물샘), 급성 신부전(신장), 방사선 폐섬유화(폐), 제1형 당뇨(췌장) 등이 주요 적용 대상이다.
현재 줄기세포 단일 치료제는 비임상 안전성을 입증하고 첨단재생의료 임상연구 제도를 통해 환자 대상 임상시험을 진행 중이다. 세포와 고분자 매트릭스를 결합한 융복합 제제는 독성시험을 마치고 의약품 제조 품질 관리(GMP) 체계를 수립해 후속 임상 진입을 준비하고 있다. 0.8mm 미세 관을 안정적으로 개통하고 약물을 주입하기 위한 전용 의료기기 개발도 병행되고 있다.