최근 줄기세포 기반 세포치료제는 일부 질환 치료를 위한 새로운 치료법으로 연구가 진행되고 있다. 중간엽 줄기세포(MSC)는 자가 재생 잠재력과 다양한 세포 유형으로 분화할 수 있는 능력을 가진 다분화능 세포이다. 면역 세포의 증식 및 분화, 활성화를 억제하는 효과가 있어 염증 관련 치료에 유용하게 활용될 수 있다. 그러나 성인 세포 유래 MSC의 경우 수집 과정이 침습적이고 수득율이 낮으며, 세포 기증자에 따라 효과의 차이가 크다. 또한 생체 외 확장 동안 증식에 제한이 있어 배양에 한계가 있다.
반면 전분화능 줄기세포 유래 중간엽줄기세포(MMSCs)는 무제한적으로 배양이 가능하며, 다른 성체 유래 중간엽줄기세포에 비해 생착률이 높고 면역원성이 낮아 세포 치료제로의 활용 가능성이 높으며 임상 적용의 한계를 넘어선다. 그리고 이전 연구를 통해 비정상적인 성장 및 종양 형성, 면역 매개 이식 거부와 같은 줄기세포 기반 세포치료제에서 늘 제기되는 문제점이 발견되지 않았으며, 생체 분포 및 표현형 특성 분석을 모니터링하여 세포 안전성을 검증하였다. MMSCs가 줄기세포 기반 세포치료제의 좋은 후보가 될 것으로 생각한다.
첫번째 연구에서는 DNCB로 유도한 아토피 피부염에서의 MMSCs 배양액의 효능을 평가하였다. 우선 L507 antibody array를 통해 MMSC의 배양액과 BM-MSCs, hDF 배양액 사이의 면역조절 기능을 비교하였다. 그 결과 MMSCs는 BM-MSCs와 일반적으로 유사한 경향을 보였으나, 면역 조절 기능은 우수한 것으로 보였다. 면역 조절 기능에 대한 MMSCs의 특성을 기반으로 아토피 피부염 마우스 모델에서 MMSCs 배양액(MCMC)을 테스트하였다. MCMC는 마우스 피부에서 염증성 사이토카인의 RNA 발현 수준을 상당히 감소시켰으며, 혈청 내 IgE 수치를 감소시켰다. 또한 조직병리학적 완화가 확인되었다.
다음으로는 회전근개 파열 모델에서의 MMSCs의 염증성 완화 효능 평가를 진행하였다. 차세대 염기서열분석(NGS)을 사용하여 MMSCs와 성체 MSCs의 차이를 비교 분석하였다. 이를 통해 MMSCs는 조직의 복구를 촉진하는 염증 조절 능력이 우수하고 이식 시 세포 사멸 및 거부 반응을 감소시켜 이식에 적합함을 확인하였다. 이러한 특성을 확인 후 회전근개 파열 모델에 처치 시 조직학적 분석과 사이토카인 발현 수준을 통해 근육 내 염증 완화 및 회복 능력을 평가하였다. MMSCs는 실험기간이 8주동안 처치된 근육 내에서 생착되어 염증 및 지방 생성 관련 사이토카인 수치를 상당히 감소시켰다. 조직병리학적 관해에서도 지방 침윤, 염증 세포의 감소 등 염증 반응을 완화하여 근육 회복 개선에 도움을 주는 것을 확인하였다.
본 결과들은 전분화능 줄기세포 유래 중간엽줄기세포가 성체 줄기세포 유래 중간엽줄기세포들의 기존 한계점들을 넘어서면서도 염증 관련 병변을 효과적으로 개선할 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 확인하였다. 이러한 연구 결과는 향후 MMSCs가 염증성 질환의 차세대 세포치료제로 사용될 가능성을 보여주었다.