2014년 사망원인은 인구 10만 명당 악성신생물 150.9명, 심뇌혈관질환 100.6명이었다. 이 중 심장질환은 전년대비 4.4% 증가하였고, 고혈압성 질환은 6.5% 증가하였다. 심근경색 치료 후 심부전과 부정맥 등의 후유증은 또 다른 중요한 사망원인 및 삶의 질을 저하시키는 원인이 되고 있다. 수많은 치료약물과 스텐트 외에 새로운 차세대 치료전략으로 대두된 재생의학은 지난 10여년 동안 엄청난 발전을 이루고 있다. 기초과학과 임상의학의 꾸준한 협업과 중개연구 결과 심장의 기능적 복구를 위한 줄기세포치료를 비롯한 조직재생 기술이 도입되었다.

재생이 불가능한 것으로 알려졌던 심근세포가 생후 증식이 가능함이 보고되었는데, 사람의 심근세포는 매년 0.5-1%가 교체되어 평생 동안 약 50%의 심근세포가 새로운 심근세포로 대체된다고 한다. 신생 심근세포의 기원은 심근내 존재하는 전구세포와 골수 또는 혈중에서 유래한 줄기세포로 추정되고 있다.

줄기세포는 재생과 분화능을 갖는 세포로, 기원에 따라 배아줄기세포와 성체줄기세포로 나눌 수 있으며, 특히 성체줄기세포는 주요 장기에 전구세포(progenitor cell) 형태로 존재함이 이미 잘 알려져 있다. 이 중 심장질환 대상으로 기초, 전임상 및 임상연구에는 골수 유래 조혈모세포, 골수 유래 단핵구세포와 중간엽줄기세포, 지방조직 또는 제대혈에서 유래한 중간엽줄기세포가 가장 널리 적용되고 있으며, 국내에서 개발된 자가 골수유래 중간엽줄기세포인 하티셀그램-에이엠아이는세계 최초로 세포치료제로 2011년 허가받았다. 줄기세포는 심근의 병리적 미세환경을 개선시켜 심근세포의 손상과 염증반응을 억제하고, 조직내 혈관 생성을 유도하고, 생착된 줄기세포의 일부는 심근세포로 분화하여 심장조직의 기능을 복구하고 리모델링을 억제하는 것으로 보고되고 있다. 성체줄기세포의 경우 심근세포로의 분화 효율이 극히 낮아 유전적 또는 화합물 전처리를 통해 심근세포로의 분화 효율을 개선시키려는 연구도 진행되고 있다.

필요한 세포를 새로 만들어내는 획기적인 개념의 줄기세포 연구로 2006년 일본의 신야 야마나카의 연구를 들 수 있는데, 완전히 분화되어버린 체세포에 KLF4, C-MYC, OCT4, 그리고 SOX2 유전자를 도입하여 체세포를 배아줄기세포와 유사한 세포로 탈분화시키는데 성공하여 2012년 노벨 생리의학상을 수상하였다. 이 기술이 발전으로, 손상된 장기의 일부 구성세포의 운명을 재조정하여 원하는 세포로 다시 분화시켜 표적장기의 구조를 재생시키고 기능을 복구시킬 수 있게 되었다.

심혈관질환 환자의 체세포에서 유도만능 줄기세포를 제작 및 증식시켜 손상 심근에 주입하여 유전적 리프로그래밍을 통해 세포의 운명을 재조정하거나, 심근세포분화 유전자인 Gata4, Mef2c, 그리고 Tbx5 등을 심근에 도입하여 심장의 기능과 구조를 복구시키는 재생 치료 전략 또한 그 효능이 입증되었다. 줄기세포 외에도 저분자 물질이 재생치료제로 각광을 받고 있다. 저분자 물질은 분자량 900 달톤 이하의 유기화합물로 낮은 농도로도 생물학적 프로세스를 조절할 수 있고, 심근내 전구세포의 활성화 및 증식 유도, 심근내 섬유세포 또는 면역세포에 작용하여 기능과 구조의 재생을 유도하는 것으로 알려져있다.

생체소재의 다양한 활용과 조직공학의 발전으로 치료용 세포를 3차원구조로 배양한 후 심근 패치형태로 이식하여 손상부위로의 효과적으로 생착 및 이동으로 줄기세포의 치료 효능을 더욱 강화시킬 수 있다. 또한 재생치료제가 이식 심근에 기능적으로 융합할 수 있도록 지지체 구조물이나 생존증진 혼합물을 함께 활용할 수 있다.

건강 수명(healthy life expectancy)은 질병에 걸리지 않고 건강한 상태로 살아가는 기간으로 삶의 질을 따지는 건강 지표인데, 2012년 기준 한국인 평균수명은 81.44세이고 건강수명은 73세로 그 격차가 8.44년에 이른다. 평균수명과 건강수명 간의 격차를 줄이는데 기여하기 위해 재생의료 기술개발에 대한 끊임 없는 도전으로 심장의 재생을 확신할 수 있기를 기대한다.

참고문헌

1. 2014년 사망원인통계, 생명표-국가승인통계 제 10135호, 통계청 (2015)
2. Strategies for cardiac regeneration and repair Science. Translational Medicine 6(239):239rv1 (2014)
3. Reprogramming and transdifferentiation for cardiovascular development and regenerative medicine: where do we stand? EMBO Molecular Medicine 7(9):1090-103 (2015)