▲ 탈세포화(Decell)와 결합된 PNGase F 처리에 의해 탄수화물 결합 렉틴 발현이 현저히 감소하여, non-Gal 이종 항원 제거 효율이 증가함(적색 발현이 현저히 감소함) (사진=서울대학교병원 제공)

 

[mdtoday=이재혁 기자] 국내 연구진에 의해 돼지 심낭을 이용한 이종조직판막 이식에서 발생하는 면역 거부 반응을 줄일 수 있는 새로운 이종 항원 제거 기술이 개발됐다.

 

서울대병원 의생명연구원 김소영 연구교수, 소아청소년과 김기범 교수, 소아흉부외과 임홍국 교수 연구팀은 돼지 심낭에서 면역 거부 반응을 일으키는 이종 항원을 제거하고, 안전성과 효율성을 평가한 연구 결과를 최근 발표했다.

서울대병원 연구팀은 이전 연구에서 Galα1-3Gal(α-Gal) 이종 항원을 제거한 데 이어, 이번에는 N-glycolylneuraminic acid(Neu5Gc)와 같은 non-Gal 항원도 효과적으로 제거하여 심장 조직 판막의 내구성을 개선하고, 이식 성공률을 높였다. 

이종조직판막 이식은 사람의 장기 대신 동물 조직을 이식하는 방법으로, 특히 심장 시술 및 수술에 많이 사용된다. 그러나 동물 조직에는 인체 면역 체계가 이물질로 인식하는 이종 항원이 포함되어 있어, 이식 후 면역 반응이 발생하고 조직 손상, 염증, 석회화가 유발될 수 있다. 이로 인해 이식된 조직의 기능 저하나 이식 실패로 이어질 수 있다.

연구팀은 면역 거부 반응의 주요 원인인 ‘α-Gal’과 ‘non-Gal’ 항원에 주목했다. α-Gal은 초급성 거부 반응을, non-Gal은 급성 거부 반응을 일으킨다. 기존의 탈세포화 기술에서 이종 항원들이 조직에 남아 있어 면역 반응을 완전히 억제하지 못하는 한계를 해결하기 위해 연구팀은 저장성, 등장성 및 고장성 완충 용액을 사용한 다단계 방법을 개발했다. 

 

연구팀은 Sodium Dodecyl Sulfate와 Triton X-100을 사용해 돼지 심낭에서 세포 성분과 이종 항원을 조직학적 변화 없이 효과적으로 제거했다. Peptide N-Glycosidase F(PNGase-F) 효소를 활용해 농도에 따라 non-Gal 이종 항원 제거 효율을 강화했고, 탈세포화와 함께 non-Gal 항원(Neu5Gc)을 현저히 제거하는 데 성공했다.

연구팀이 탈세포화 및 PNGase-F 처리를 거친 돼지 심낭에서 생체역학적 특성과 10종의 탄수화물 결합 렉틴(Jacalin, MALI, WGA, RCA, GSL, ECA, PNA, SBA, WFA, DSL)의 발현을 조사하여 non-Gal 이종 항원 제거 효율을 평가한 결과, PNGase-F 처리와 결합된 새로운 탈세포화 프로토콜은 생체역학적 안정성을 유지하면서 non-Gal 이종 항원을 현저히 제거하는 데 상승 효과가 있음을 입증했다.

연구팀은 이번 연구가 항원 제거의 효율을 극대화하면서도 조직의 생체역학적 안정성을 유지했다는 점에서 큰 의미가 있다고 강조했다. 연구팀은 이미 α-Gal 제거 기술을 적용한 심장 조직 판막을 상용화한 바 있으며, 이번 연구를 통해 non-Gal 제거에도 성공함으로써 심장 조직 판막의 내구성을 더욱 개선할 수 있을 것으로 기대했다. 

 

이를 통해 이종조직판막 이식의 성공 가능성을 높이고, 동물 조직을 활용한 심장판막이식의 안전성과 효과를 향상시킬 수 있을 것으로 보인다.

 

한편 이번 연구는 이건희 소아암·희귀질환 극복사업 재원으로 수행됐으며, 연구 결과는 ‘Journal of Biomedical Research & Environmental Sciences’ 최신호에 게재됐다.

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