줄기세포는 뇌졸중 손상을 되돌리고 쥐의 운동 기능을 회복시킨다.

이 이미지는 뇌졸중 및 신경 줄기세포 이식 후 쥐 뇌의 관상면 단면을 보여줍니다. 점선 원은 뇌졸중 발생 부위를 나타냅니다. 이식된 인간 세포의 신경돌기는 짙은 갈색으로 염색되어 있습니다. 신경돌기는 국소적으로 대뇌 피질(CX)로 뻗어 나갈 뿐만 아니라 뇌량(CC)을 통해 반대쪽 대뇌 반구로도 뻗어 나갑니다. 출처: 취리히 대학교

취리히 대학 연구진에 따르면 줄기세포 이식이 뇌졸중으로 인한 손상을 복구할 수 있을 것으로 보입니다. 쥐를 대상으로 한 실험에서 줄기세포 이식은 새로운 신경세포 생성을 촉진하고 운동 기능을 회복시키며 여러 가지 뇌 기능 회복을 유도하는 것으로 나타났습니다. 이는 신경 손상에 대한 재생 치료법 개발에 유망한 진전이 될 것으로 기대됩니다.

뇌졸중은 매우 흔한 질병으로, 성인 4명 중 1명꼴로 평생 동안 경험합니다. 뇌졸중을 겪은 사람 중 절반 정도는 마비나 언어 장애와 같은 영구적인 후유증을 겪게 됩니다.

이러한 장애는 뇌졸중으로 인해 뇌의 일부에 산소 공급이 차단되거나 뇌세포를 파괴하는 출혈이 발생하여 나타날 수 있습니다. 일단 세포가 손실되면, 현재까지 손상된 뇌 조직을 재건할 수 있는 치료법이 없기 때문에 전통적으로 영구적인 손상으로 여겨져 왔습니다.

"그렇기 때문에 질병이나 사고 후 뇌 재생 가능성을 높이는 새로운 치료법을 연구하는 것이 필수적입니다."라고 취리히 대학교(UZH) 재생의학연구소 신경퇴행성 질환 연구 그룹의 과학 책임자인 크리스티안 타켄베르크는 말합니다.

줄기세포가 뇌 조직 재건에 도움을 줄 수 있다

한 가지 가능한 접근 방식은 신경계에 존재하는 다양한 유형의 세포로 분화할 수 있는 신경 줄기세포를 이용하는 것입니다.

타켄베르크 교수와 박사후 연구원 레베카 웨버가 이끄는 연구팀은 남캘리포니아 대학교의 루슬란 러스트 교수 연구팀과 공동으로 수행한 두 가지 연구에서 해당 아이디어를 검증했습니다.

이번 연구 결과는 이식된 세포가 뇌졸중 후 손실된 신경 세포를 단순히 대체하는 것 이상의 역할을 한다는 것을 시사합니다.

"저희 연구 결과는 신경 줄기세포가 새로운 신경 세포를 형성할 뿐만 아니라 다른 재생 과정도 유도한다는 것을 보여줍니다."라고 타켄버그는 말합니다.

인간 줄기세포가 새로운 신경세포로 분화하다

연구진은 다양한 유형의 신경계 세포를 생성할 수 있는 인간 신경 줄기세포를 사용했습니다. 이 세포들은 유도 만능 줄기세포에서 만들어졌는데, 유도 만능 줄기세포는 일반적인 인간 체세포를 재프로그래밍하여 여러 가지 세포 유형으로 발달할 수 있는 능력을 되찾도록 만든 것입니다.

연구팀은 쥐에게 영구적인 뇌졸중을 유발했습니다. 그 결과 발생한 뇌 손상은 인간의 뇌졸중에서 나타나는 중요한 특징들과 매우 유사하도록 설계되었습니다.

이식된 세포가 인간에서 유래했기 때문에 쥐의 면역 체계가 이를 거부하지 않도록 유전자를 변형시켰습니다.

연구진은 뇌졸중을 유발한 지 일주일 후, 신경 줄기세포를 손상된 뇌 부위에 직접 이식했습니다. 그런 다음 영상 기술과 생화학적 분석을 통해 어떤 변화가 일어나는지 추적했습니다.

"우리는 줄기세포가 5주간의 전체 분석 기간 동안 생존했으며, 대부분이 신경세포로 변형되었고, 심지어 기존의 뇌세포와 소통까지 한다는 사실을 발견했습니다."라고 타켄베르크는 말합니다.

뇌의 기존 세포와 연결되는 능력은 특히 중요한데, 단순히 새로운 뉴런을 생성하는 것만으로는 기능을 회복할 수 없기 때문입니다. 새로운 세포 또한 제대로 작동하는 신경망의 일부가 되어야 합니다.

뇌에서 여러 가지 회복 징후가 나타나고 있다.

연구진은 해당 치료법이 훨씬 더 광범위한 치유 반응을 유발한다는 증거를 발견했습니다.

손상된 뇌 조직에 새로운 혈관이 형성되었고, 염증 과정이 완화되었으며, 혈뇌 장벽의 완전성이 향상되었습니다.

혈뇌장벽은 순환하는 혈액과 뇌 조직을 분리하는 엄격하게 조절되는 보호막입니다. 이 장벽이 손상되면 뇌졸중 후 염증과 추가적인 손상이 발생할 수 있습니다.

"저희 분석은 이식 직후의 즉각적인 효과에 초점을 맞춘 다른 연구들의 범위를 훨씬 뛰어넘습니다."라고 타켄베르크는 설명합니다.

무엇보다 중요한 것은 생물학적 변화와 함께 동물의 움직임 방식도 개선되었다는 점입니다.

줄기세포 이식을 통해 쥐의 뇌졸중으로 인한 운동 장애가 회복되었습니다. 연구진은 인공지능(AI)을 활용한 동물 보행 패턴 분석을 통해 이러한 개선 효과를 측정했습니다.

일주일 기다리면 줄기세포 치료 효과가 향상될 수 있다

연구진은 이러한 실험을 궁극적으로 인체 치료에 적용할 것을 염두에 두고 설계했습니다.

예를 들어, 해당 줄기세포는 동물 유래 시약을 사용하지 않고 생산되었습니다. 동물 유래 물질을 피하는 것은 인체 사용을 목적으로 하는 치료법을 개발할 때 잠재적인 안전 및 규제 문제를 줄일 수 있기 때문에 중요할 수 있습니다.

취리히 대학교 연구팀은 교토 대학교의 iPS 세포 연구 및 응용 센터(CiRA)와 협력하여 명확한 생산 프로토콜을 개발했습니다.

두 번째 연구에서도 시기에 대한 중요한 통찰을 얻을 수 있었습니다. 연구진은 줄기세포 이식이 뇌졸중 직후보다 일주일 후에 시행했을 때 더 효과적이라는 사실을 발견했습니다.

그러한 시간 지연은 임상 환경에서 해당 접근법을 훨씬 더 쉽게 사용할 수 있도록 만들 수 있습니다. 의사들은 뇌졸중 발생 직후 응급 상황에서 치료를 시행해야 하는 대신, 치료를 준비할 시간을 더 많이 확보할 수 있을 것입니다.

연구진, 인체 대상 임상 시험 추진

고무적인 결과에도 불구하고 연구진은 이 치료법을 사람들에게 널리 적용하기 전에 해결해야 할 몇 가지 장애물이 여전히 남아 있다고 강조했습니다.

"우리는 위험을 최소화하고 인간에게 적용될 가능성을 단순화해야 합니다."라고 그는 말합니다.

한 가지 우려는 뇌 내부에서 줄기세포가 통제되지 않고 증식하는 것입니다. 타켄베르크 연구팀은 루슬란 러스트와 다시 한번 협력하여 이러한 현상을 방지하기 위한 일종의 안전 장치를 개발하고 있습니다.

연구팀은 세포를 전달하는 데 있어 침습성이 덜한 방법을 모색하고 있습니다.

줄기세포를 뇌 조직에 직접 이식하는 대신, 연구진은 혈관 내 주입 방식을 개발하고 있습니다. 이 방식은 혈관을 통해 세포를 전달하는 것으로, 뇌 이식 수술보다 훨씬 더 실용적일 수 있습니다.

유도 줄기세포 치료법을 인체 임상 시험 단계로 진행하는 선례는 이미 존재합니다. 타켄베르크에 따르면, 일본에서는 파킨슨병 치료를 위해 유도 줄기세포를 이용한 초기 임상 시험이 진행 중입니다.

"뇌졸중은 향후 임상 시험이 가능해질 수 있는 질병 중 하나가 될 수 있습니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/09/260921081116.htm