체내 줄기세포 변화 영상으로 관찰…줄기세포 치료제 개발 활용

김광명 KIST 박사팀, 체내 이식 줄기세포 영상으로 보는 기술을 취 실험에서 검증

복합조영제 나노입자가 표지된 줄기세포의 추적 영상 기술의 모식도. /사진제공=KIST

한국과학기술연구원(KIST)이 몸에 이식한 줄기세포를 영상으로 확인할 수 잇는 기술을 쥐 실험에서 확인, 앞으로 줄기세포 치료제 개발과 효능 예측에 폭넓게 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

김광명 KIST 테라그노시스연구단 책임연구원팀은 조영제 나노입자를 쥐에 이식한 줄기세포에 결합, 형광 영상과 MRI(자기공명영상)로 14일간 줄기세포의 변화를 관찰했다고 7일 밝혔다.

앞서 김 박사팀은 2017년 몸속에 이식한 줄기세포를 관찰하기 위해 줄기세포에 조영제를 넣는 대신 세포 표면에 붙이는 방법을 제시했었다. 조영제와 결합할 수 있는 나노입자를 줄기세포 표면에 걸어주는 것이다. 나노입자의 원료로는 고분자 물질인 글리콜 키토산을 썼다.

교신저자 김광명 KIST 책임연구원

줄기세포는 다양한 종류의 세포로 분화할 수 있는 능력(전분화능)이 있는 세포로 이를 토해 손상된 조직이나 장기를 재생하려는 연구가 진행되고 있다. 이 때 손상된 조직 재생을 위해 줄기세포를 동물이나 사람 몸에 직접 주입하기도 하는데 이식된 세포가 제 위치에 잘 남아 작용하는 파악하는 평가기술이 꼭 필요하다. 현재는 주로 MRI 등 영상평가로 하는데 평가를 위해 줄기세포 안에 조영제를 넣는다. 하지만 약품이 줄기세포의 원래 성질을 변화시키거나 표지 효율이 높지 않다는 문제점이 있다.

제1저자 윤홍열 KIST 선임연구원

이번 연구에서는 2년 전 개발한 나노입자의 특성을 최적화했다. 글리콜 키토산 나노입자에 조영 효능이 가장 뛰어난 20㎚짜리 산화철 나노입자를 추가했다. 연구팀은 산화철 기반의 복합조영제 나노입자를 실제 뇌졸중을 앓는 쥐에 투여해 영상화 효과를 검증했다. 김 박사는 “줄기세포 이식을 받은 쥐에 조영제 나노입자를 투여하고 근적외선 형광 영상과 MRI로 관찰해 14일간 줄기세포의 변화를 안정적으로 확인할 수 있었다”고 설명했다. 이번 연구 결과는 ‘미국화학회 나노’ 10월 4일자에 실렸다. /고광본 선임기자 [e-mail]