전남대 치의학전문대학원 줄기세포분비체연구단과 광주과학기술원(GIST) 이노코어연구단이 인간 치아줄기세포 분비체를 활용해 허혈성 뇌졸중 치료 가능성을 제시했다고 28일 밝혔다.
이번 연구 결과는 재료과학 분야 세계적 권위의 국제학술지 Advanced Science(IF 14.1, JCR Q1)에 게재됐다. 허혈성 뇌졸중은 혈전에 의해 뇌혈관 폐쇄로 발생하는 난치성 신경계 질환으로 △산화 스트레스 △신경염증 △신경세포 사멸 △시냅스 손상 등이 이어져 인체 사망이나 장기적인 운동 및 인지기능 장애를 유발한다.
연구팀은 광혈전성 뇌졸중 생쥐 모델에 인간 치아줄기세포 분비체를 복강 주입하고, 대뇌피질과 해마 치아이랑에서 나타나는 조직병리학적 변화와 행동 기능을 분석했다. 그 결과 분비체 처리군에서 대뇌피질 손상 병변이 감소하고, 뇌졸중으로 저하된 운동 및 기억 기능이 개선되는 결과를 확인했다.
분자기전 분석에서는 인간 치아줄기세포 분비체에 존재하는 다양한 항산화 물질들과 M2 면역세포 유도 물질들이 뇌졸중 후 증가된 활성산소 생성과 NF-κB 관련 염증 신호를 완화하는 것으로 나타났다.
세부 작용 기전으로 미세아교세포에서 TLR4–NOX–ROS–NF-κB 축을 억제하고 Nrf2–HO-1 항산화 방어 반응을 조절함으로써 손상된 뇌조직의 산화·염증 환경이 개선됨을 밝혔다.
또한 기억과 학습에 중요한 해마 치아이랑에서 분비체 투여 후 신경발생, 혈관신생, 시냅스 형성 관련 단백질 발현이 증가하여 뇌졸중으로 손상된 인지기능 회복 과정에 작용함을 보여주었다.
이번 연구는 줄기세포 자체를 이식하지 않고 줄기세포가 분비하는 세포외소포(extracellular vesicle), soluble factor를 포함한 분비체(secretome)를 활용했다는 점에서 의미가 있다. 이러한 무세포 치료 전략은 기존 줄기세포 치료에서 제기되는 낮은 생존율, 면역 거부 반응, 종양 형성 가능성 등의 문제점을 극복할 대안으로 기대된다.
김원재 교수(주교신저자)는 "이번 연구는 인간 치아줄기세포 분비체가 허혈성 뇌 손상 치료제로 활용될 가능성을 제시한 연구다"며 "앞으로 분비체 내 핵심 유효 성분을 규명하고 표준화 기술을 확보해 알츠하이머병 등 다양한 퇴행성 뇌질환 치료 전략으로 연구를 확대해 나갈 계획이다"고 말했다.
김 교수 연구팀은 2025년 Free Radical Biology and Medicine(IF 8.2, JCR Q1)에 치아줄기세포 분비체의 저산소/허혈에 의한 해마 신경세포의 미토파지 의존 신경 손상 억제 사실을 보고했으며 이번 연구를 통해 허혈성 뇌 손상 치료 가능성을 한층 구체적으로 입증했다.