유전자 편집 없이 간세포 착상률 높인다: 세포 표면을 코팅하는 혁신적 접근

간세포 치료의 난제: 낮은 착상률의 벽

중증 간질환의 근본적 치료인 간이식은 기증자의 부족으로 인해 많은 환자들이 혜택을 받지 못하고 있습니다. 이를 대체하기 위한 간세포 기반 치료법이 개발되고 있으나, 최대 걸림돌은 이식된 세포의 착상률이 지나치게 낮다는 점입니다. 이식된 간세포의 최대 90%가 기존 간 조직에 정착하지 못하고 사멸하며, 간 전구세포(HPCs)의 착상률은 5% 미만에 그칩니다.

 

일부 연구에서는 유전자 편집으로 세포의 표면 수용체를 조작해 착상을 유도했지만, 비용과 시간, 유전자 변형에 대한 안전성 우려로 임상 적용이 쉽지 않았습니다.

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해법은 세포 표면의 당 사슬: 대사 올리고당 공학과 클릭 화학

버밍엄대학교와 InSphero 연구팀은 유전자 편집 대신 세포 표면의 당 사슬을 공학적으로 조작해 착상력을 높이는 기술을 개발했습니다. '대사 올리고당 공학(MOE)'과 '클릭 화학'을 활용해 간 전구세포(HPCs) 표면에 히알루론산(HA) 같은 다당류를 균일하게 코팅하는 방법입니다.

 

MOE 기반 세포 표면 코팅 모식도

 

 

이렇게 코팅된 HPCs는 내피세포, 콜라겐, 라미닌 등 간 조직의 다양한 세포 및 단백질과의 접착력이 크게 증가하였으며, 특히 3D 간 마이크로조직에서 착상률이 3~3.5배 높아졌습니다.

 

간 마이크로조직에서 착상 개선 실험 결과

 

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일시적 코팅과 세포 본연의 기능 유지

히알루론산 코팅은 약 3~4일 동안 유지된 후 자연스럽게 사라집니다. 이는 이식 직후 세포가 착상하는 데 필요한 기간 동안만 영향을 주며, 이후에는 세포 본연의 기능과 상호작용을 방해하지 않습니다. 코팅된 HPCs는 간세포로의 분화 능력도 유지하며, 간세포 기능의 지표인 글리코겐 저장 및 알부민 생산 능력도 손상되지 않았습니다.

 

또한, 코팅 과정에서 세포의 접착 단백질인 인테그린의 발현이 증가하여, 세포가 주변 환경과 잘 결합하도록 돕는 긍정적인 변화를 확인할 수 있었습니다.

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임상적 확장 가능성과 향후 연구 방향

이번 연구는 유전자 편집 없이 세포 표면을 물리·화학적으로 조작해 치료 효율을 높이는 실용적 접근법입니다. 임상등급 제조 공정으로도 충분히 생산할 수 있는 기술이며, 간 이외의 다른 장기 및 질환에 필요한 세포 치료에도 적용할 수 있는 가능성을 엽니다.

 

다만, 면역반응과 장기적 안전성, 다양한 인체 환경에서의 성능 검증이 필요하며, 다른 다당류나 생체재료를 활용한 코팅의 확장 가능성도 후속 연구가 필요한 부분입니다.

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한줄평

“유전자 편집 없이 세포의 운명을 바꾸는, 착상의 새로운 문을 열다.”

 

참고문헌 : DOI: 10.1038/s42003-025-08408-x