케이스템셀, 줄기세포로 세계 최초 ‘연골재생’

• 연골 재생을 통한 퇴행성 관절염의 근본적 치료길 열어

줄기 세포를 관절내로 주사하여 수술 없이 퇴행성 관절염의 근본적 치료가 가능한 방법이 세계 최초로 국내 연구진에 의하여 개발됐다.
서울대학교병원운영 서울특별시보라매병원 (병원장 윤강섭 서울의대 교수) 정형외과학교실 조현철-윤강섭교수 연구진은 퇴행성 관절염을 앓고 있는 환자의 복부 지방에서 분리, 배양한 중간엽 줄기 세포 1억개를 무릎 관절에 주사한 결과 무릎의 위, 아래 연골의 부피가 각각 14%, 22% 재생·증가했음을 확인하였다.
1억개 이상의 줄기 세포를 주입해야 효과 높아
연구진은 총 18명의 환자를 대상으로 한 이번 연구에서 환자를 3그룹으로 나눠 줄기세포 주사의 수를 각각 저용량(1천만개), 중용량(5천만개), 대용량(1억개)로 구분하여 주사한 결과, 1억개를 주사한 대용량군에서 가장 유의하게 연골이 재생되고 무릎의 기능도 호전됨을 확인하였다.
이번 연구는 줄기 세포 주사 ‘치료제’ 개발을 위한 세계 최초의 임상 시험으로 아직 무릎 관절염 치료를 위한 줄기 세포 주사 ‘치료제’는 세계적으로 허가를 받은 제품이 없다. 유사하게 보일 수도 있는 기존의 세포 치료 ‘시술’은 골수나 지방에서 단핵세포를 단순 분리하여 주사하는 일종의 ‘의료 행위’로 백만 개의 세포를 주입해도 치료에 사용될 수 있는 줄기 세포는 실제 10~100여개에 불과하다. 이마저도 단순한 예상일 뿐 실제 줄기 세포가 포함되었는지를 확인할 수 없는 반면, 이번 연구에 사용된 줄기 세포 주사 ‘치료제’는 일종의 ‘약물’로 사전에 철저히 검증된 1억개의 줄기 세포로만 이루어져 있어 큰 차이가 있다.
1회 주사로 무릎 위, 아래 연골이 닳은 부위가 각각 32% 및 64% 감소
연구팀은 연골이 닳아 뼈가 노출된 무릎 부위에 중간엽 줄기세포를 직접 주사하는 방법으로 주사 6개월 후 관절경, MRI 및 조직학적 검사를 통해 연골 재생 정도와 품질을 확인했다.
관절경을 통해 무릎의 안쪽 위, 아래 관절면에서 뼈의 노출 정도가 각각 32%와 64%가 감소했음을 확인했다.
MRI 측정 결과 무릎 위와 아래의 관절 연골의 부피가 각각 14%와 22% 증가하였으며, 조직학적 검사에서 대퇴골의 재생 연골 두께가 치료 전 대비 무려 300% 증가함을 확인하였다. 또한 무릎기능평가 결과 무릎의 기능이 39% 호전되었고 통증은 45% 감소한 것으로 나타나 줄기세포 주사가 닳아버린 연골을 재생하여 무릎 기능 회복을 돕는 것으로 나타났다.
우려했던 안전성에 대해서는 주사 후 12개월간 관찰한 결과 모든 환자에서 특별한 부작용이 없음을 확인했다.
퇴행성 관절염의 ‘줄기세포 치료 시대’ 열어
퇴행성 관절염은 전 세계적으로 가장 흔한 형태의 관절염이다. 특히 무릎의 퇴행성 관절염은 가장 흔하며, 60세 이상의 약 37%에서 발병되는 것으로 알려졌다. 퇴행성 관절염의 근본적인 원인은 관절 연골이 닳아 없어진다는 것인데, 현재까지 어떤 약물이나 수술적인 치료로도 원래의 관절 연골인 활막 연골로 재생시키는 방법은 없었다.
따라서 초기에는 체중 조절, 물리 치료와 함께 진통소염제 등의 약물로 통증이나 부종 등의 증상만을 치료하고 중증의 관절염은 인공 관절 치환 수술을 받는 것이 일반적이다.
이번 연구는 그 동안 가능성으로만 여겨져 왔던 줄기 세포 주사를 이용한 관절염 치료의 개념을 까다로운 임상 시험을 통하여 실제 환자에게 적용했다는 점과 그 치료 효과와 안전성을 과학적으로 증명하여 세계적으로 인정받았다는 점에서 퇴행성 관절염 치료의 패러다임을 완전히 바꿀 수 있을 정도로 의미가 큰 성과라는 평가이다.
이번 연구 결과는 줄기 세포 분야 세계 최고 권위 국제 학술지인 “Stem Cells” (Impact Factor 7.701) 온라인 판에 1월말 게재됐으며, 2014년 3월 미국 뉴올리언스에서 열리는 정형외과 분야 세계 최대의 학술대회인 미국정형외과학술대회 (2014 AAOS Annual Meeting)의 특별 세션인 ‘게임 체인저 (game changers}’ 세션에 초대되어 발표된다. ‘게임 체인저 (game changers)’ 세션은 총 856개의 구두 발표 연구 중 15개만이 선정되는 특별 세션으로 말 그대로 앞으로 수 년 내 근골격계 치료 패러다임의 변화를 가져올 수 있는 영향력이 가장 큰 연구만을 초빙, 발표하는 세션이다.
연구를 주도한 윤강섭 교수는 “이번 연구는 줄기 세포의 관절강내 주사를 이용한 관절염 치료법 개발에 관한 세계 최초의 상업 임상 시험이라는 의미가 있으며, 무엇보다도 우리나라의 우수한 연구 결과가 줄기 세포 분야 최고 권위지인 Stem Cells를 통하여 세계적으로도 인정받았다는 데에 큰 의미가 있다.” 며, “이번 연구 결과는 단순히 연구로만 끝나지 않고 곧 이은 대규모의 임상3상 연구를 통하여 우리 나라의 무릎 관절염 환자를 줄기 세포를 이용하여 실제로 치료할 수 있는 길을 열었다는데 또 다른 의미가 있다”고 밝혀 이제 관절염도 큰 수술이 아닌 비교적 간단한 주사로 치료할 수 있는 길이 열릴 수 있음을 알렸다.
연구를 직접 수행한 조현철 교수는 “아직 퇴행성 관절염의 치료가 주 적응증인 줄기세포 치료제는 세계적으로도 허가를 받은 제품이 없다.”며 “이번 연구는 현재 세계적으로 가장 앞서있는 퇴행성 관절염의 줄기 세포 치료법 개발에 관한 연구”라고 이번 연구의 의의를 밝혔다.
특히 조현철 교수는 “이번 연구의 큰 의미 중 하나는 줄기 세포를 이용한 관절염 치료가 효과가 있기 위한 세 가지 필수 조건을 확인한 것이다. 첫째, 사용하는 줄기 세포가 사전에 여러 가지 과학적 방법을 통하여 중간엽 줄기 세포임이 철저히 검증이 되어야 하고, 둘째, 주입하는 줄기 세포의 숫자가 최소한 1억 개 이상이 되어야 하며, 마지막으로, 적절한 세포 주입 방법과 치료 후 프로그램이 적용되어야 한다.”고 강조했다.
서울대학교 보라매병원 정형외과에서는 2014년 초부터 자가 지방유래 줄기 세포를 이용한 대규모 3상 임상시험을 전국 유수의 대학병원과 진행 예정이며, 연구 참여를 희망하는 환자는 적합성 평가를 거쳐 줄기 세포 치료를 무료로 받을 수 있다.

사진설명: 관절경 관찰 결과 6개월 후 관절 연골(하얀 부분)이 많이 생성되었음을 알 수 있다.