[파미셀 연구일지] 줄기세포 치료제 임상진행 이야기, 척수손상
파미셀 IN 컬처에서 처음 소개해드렸던
영화 ‘언터처블 1%의 우정’을 기억하시나요?
세네갈에서 파리로 입양 온 하위 1% 전과자 드리스와
프랑스 상위 1%의 백만장자 필립의 우정을 담은 이야기였는데요.
실화이기도 한 이 영화는
패러글라이딩을 하다 사고로 인해 경추 손상을 입어
몸을 움직일 수 없던 필립이 주인공이 였죠?
오늘은 여러분들께 필립과 가깝게 관련이 있는
척수 손상에 관해 들려드릴텐데요.
우선 필립이 다친 경추는 척추 중 목을 구성하는 뼈이며
제가 들려드릴 척추는 머리를 받치고 있는 뼈부터 꼬리뼈 까지를 ‘척추’라고 하는데요.
목뼈, 등뼈, 허리뼈, 엉치뼈, 꼬리뼈를 포함해 총 26개(성인기준)의 뼈가 모여 척추라고 합니다.
척추는 우리 몸의 중심을 잡고 있는 뼈인데요.
오늘은 그 그 척추 안에 들어가 있는 신경, 척수에 관해
이야기를 들려드리겠습니다.
오늘도 놓치지 말고 잘 따라오세요!
척수 (spine)는 뇌와 몸을 이어주는 신경통로입니다.
신경계는 중추신경계와 말초신경계로 나눌 수 있는데
뇌와 척수는 중추 신경이라 하고 그 밖에 신경은 말초 신경이라고 합니다.
중추신경은 한번 손상되면 자발적인 재생능력이 거의 없기때문에
척수가 한번 손상되면 장애는 거의 대부분 지속되게 되죠.
외상으로 인해 척수가 손상되면 손상 받은 척수 분절 이하 부위의
감각기능과 운동기능이 전부 또는 일부 상실되게 됩니다.
이것은 뇌에서 척수로 이어지는 하행 신경로 (descending tract)와 척수에서 뇌로 이어지는
상행 신경로 (ascending tract) 의 정보 전달에 이상이 생겨 나타나는 현상으로서,
축삭 (axon)이 연속성을 상실하거나, 탈수초화 (demyelination) 되거나 혹은
이 두 가지가 함께 작용하여 신경전도가 차단된 결과죠.
직접 외력을 받은 부위에 신경절 손상이 함께 있으면
해당 분절의 하운동 원성장애 (lower motor neuron lesion)가
함께 나타나거나 자율신경계 이상 (autonomic dysfunction)이 동반되기도 합니다.
★ 축삭(axon) : 축색돌기라고도 하며 신경세포(뉴런)에서 뻗어져 나온 가지 즉, 신경섬유
★ 탈수초화(demyelination) : 신경 말단의 절연체 역할을 하는 백색질 물질인 수초의 소실
★ 하운동원성장애 (lower motor neuron lesion) : 뇌간의 운동성 뇌신경 뉴론,
또는 척수전각(脊髓前角)의 운동뉴론의 장애
현재까지 척수손상의 적절한 치료법이 없어, 손상을 고치는 것보다는
이차손상 (secondary injury)을 최소화 하려는 방향 (neuroprotection)으로 이루어져
우선 척수를 압박하는 뼛조각, 추간판, 인대 등을 수술로 제거하거나 교정하는 방법으로 시행되고 있어요.
성장인자 (growth factor)는 신경의 생존 (survival), 성장 (neurite outgrowth),
시냅스의 가소성 (synaptic plasticity) 및 신경전달 (neurotransmission) 등을 조절하는 물질로서
척수손상 치료의 또 하나의 대안으로 여겨지고 있으며,
신경성장인자를 척수손상 환자에 전신 투여하여 효과를 보려는 임상연구가 있었지만
효과는 적고 이상반응 발생으로 필요한 부분에
국소적으로 충분한 양을 투여하는 새로운 방법이 필요한 상태상태입니다.
이상의 제시된 치료방법들은 척수손상 후 이차손상에 의한
신경의 사멸을 보호하고 축삭의 성장을 유도하며
신경전도를 향상시키는 것을 목적으로 하지만, 손상된 신경을 재생하는 데는 한계가 있으며
특히, 척수손상을 받고 시간이 지나 신경학적 결손이 고착된 만성 척수손상 환자의 경우에는
치료방향이 손상된 신경의 재생 (regeneration)에 초점이 맞추어져야 하며
이와 더불어 손상 및 회복 메커니즘에 기반을 둔 새로운 치료전략이 필요한 실정입니다.
★ 시냅스(synapse) : 한 뉴런의 축삭돌기 말단과 다음 뉴런의 수상돌기 사이의 연접 부위
1. 만성 척수손상 환자 중 임상시험에 참여할 것에 동의한 자를 대상으로 하며,
시험적합성 평가를 위해 검사를 실시합니다.
2. 검사 후 임상시험의 선정 및 제외기준을 만족하는 시험대상자는 모두 줄기세포 치료군으로 배정되며,
등록 후 7일 이내에 골수채취를 수행합니다.
4. 채취된 골수는 연구소에서 분리 및 배양과정을 거쳐 줄기세포치료제로 제조됩니다.
5. 한달 후, 세포치료군에 배정된 대상자는 제조된 세포치료제로 세포치료를 실시합니다.
– 손상받은 척수부위에 직접 주입 (intramedullary injection)
6. 병용치료요법 : 입원상태에서 줄기세포치료 1주일 후 운동치료 등의 병용치료를 시행합니다.
7. 시험대상자는 세포치료 후 1, 3, 6, 12개월 째에 방문하여 줄기세포치료의 유효성 및 안전성을 평가합니다.
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지금까지는 척수손상 환자의 급성기 치료에 관한 연구가 많이 있었지만
척수손상 후 시간이 지나 신경학적 장애가 고착된 환자를 대상으로 한 연구는 제한적으로 이루어졌으며,
손상으로부터 남아있는 사지의 기능을 최대한 유지하기 위하여
재활치료 (neurorehabilitation) 및 훈련 (training)을 받는 것 이외는 별다른 치료를 기대할 수 없었습니다.
골수기질줄기세포는 시험관에서 하는 실험뿐만 아니라 뇌경색 및 척수손상 동물모델에 투여했을 때
이들이 생체 내에서 신경과 교세포(glia)의 특성을 갖는 신경성세포로 분화 된 것을 확인하였습니다.
이는 골수기질줄기세포가 척수의 손상된 신경세포를 대신하고
수초를 생산하는 세포로 전환되어 손상된 신경의 기능을 재생시킬 수 있음을 암시합니다.
또한, 골수기질줄기세포는 면역억제의 기능을 갖고 있어 척수손상 후 나타나는
미세아교세포나 성상교세포의 활성화를 억제함으로서 항 염증반응을 유도하여 긍정적인 치료 효과를 기대할 수 있으며,
골수줄기세포가 분비하는 다양한 신경성장인자 등과 같은 여러 사이토카인(cytokine)을 통하여
신경계를 복원하는 기능을 가진 내재된 신경줄기세포(neural stem cell)의 활성을 유도할 수도 있을 것으로 기대하고 있습니다.
★ 사이토카인(cytokine) : 신체의 방어체계를 제어하고 자극하는 신호물질로 사용되는 당단백질이며, 펩타이드 중 하나
현재 척수손상에 대한 줄기세포 치료제의 연구 단계는 성체 골수기질줄기세포를 이용한 척수손상 치료의 임상적 적용은
척수손상 동물모델에서의 운동 및 감각기능의 회복 및 손상된 척수의 신경세포가 재생되었다는
많은 전임상 결과를 바탕으로 시도되는 단계에 있습니다.
Moviglia 등 (2006)은 척수손상 후 각각 8개월과 30개월이 지난 두 명의 환자에서
각각 자가 골수기질줄기세포를 분리 배양한 뒤 자가면역 T 세포를 정맥 내 주입하고,
골수기질줄기세포를 T 세포와 혼합 배양하여 신경줄기세포로의
분화를 유도한 후 추골동맥(vertebral artery)을 통하여
손상부위인 피로골절(feeding artery)에 주입하고 재활치료를 시행한 임상연구를 수행했습니다.
그 결과, 하지마비와 T6의 감각기능(sensory level)을 보였던 환자(손상 후 8개월)에게 세포치료 2개월 후
감각유발전위검사(sensory evoked potential)가 현저하게 향상되고
MRI 상 횡경길이(transeverse diameter)가 증가 하였으며
이후 intensive neurorehabilitation 을 시행하면서 점차 하지의 움직임이 나타나
3개월째에는 반복치료를 하였는데
이후 6개월째 시점에서 보조기구를 사용하여,
걸음마 할 수 있는 단계까지 호전 되었고 동시에 감각기능도 S1 level로 호전 되었습니다.
그리고 사지 마비 C2 감각기능(sensory level)을 보였던 환자 (손상 후 30개월)에서는
세포치료를 받은 뒤 8주째에는 감각유발전위검사(sensory evoked potential)가 호전되고
MRI상에서 척수의 횡경길이(transeverse diameter)가 증가된 소견이 나타났는데
이후 점차 목을 가누고 팔을 들어 올리고 스스로 이를 닦는 등 운동기능이 향상되었고
감각기능도 감각기능(sensory level) T1-2까지 호전되었다고 보고하였습니다.
Mazzini 등 (2006)은 7명의 근위축성 축색경화증 (amyotrophic lateral sclerosis, ALS) 환자들을 대상으로
배양된 골수기질줄기세포를 척수에 직접 주입하여
3년 동안 추적 관찰한 결과, 자가 골수기질줄기세포 이식치료가 안전하며 효과가 있음을 보고하였습니다.
국내에서도 Kang 등 (2005)은 1명의 만성 척수손상 환자를 대상으로 제대혈 유래 중간엽줄기세포를 배양하여
거미막밑 (subarachnoid) 공간과 경막 내 및 외 공간에 퍼뜨려 주입한 결과,
이식 후 40일 이내에 감각인지능력 및 운동기능이 개선되고 손상된 척수가 재생됨을 보고하였습니다.
그러나 본 임상연구에서와 같이 외상성 척수손상 환자에 선택적으로 배양된 골수기질줄기세포의 척수 내 주입에 의한
안전성과 유효성을 분석한 임상연구는 없어 이에 대한 연구가 필요한 실정입니다.
★ 축색경화증 (amyotrophic lateral sclerosis, ALS) : 루게릭병이라고도 하며 운동신경세포만 선택적으로 사멸하는 질환
척추는 몸의 중심을 이루는 중요한 부분 중 한 곳인데요.
척추에 있는 신경, 척수는 아주 중요한 부분이죠.
이 중요한 곳을 다치면 두 번 다시 되돌릴 수 없는게 현재입니다.
미래엔 몸의 중심인 척추 속 척수를 다쳤다 하더라도
큰 걱정 없이 치료가 될 수 있도록 파미셀도 함께 노력하겠습니다.
