국내 연구진이 환자 면역세포와 켈로이드 조직을 동시에 이식하여 환자에게 나타나는 비정상적인 섬유조직의 악화 및 증식을 구현하는 인간화 동물모델 개발에 성공했다.

가톨릭대 의과대학 의생명과학교실 조미라 교수(공동교신저자)와 부천성모병원 성형외과 이중호 교수(공동교신저자), 이아람 박사과정(공동제1저자), 이선영 박사(공동제1저자) 연구팀은 환자의 면역세포가 켈로이드 섬유화 조직 주변에 많이 침윤되어 있는 조직상태 분석을 기반으로 전임상 동물모델 시스템 개발에 성공했다.

켈로이드 질환은 상처 치유 과정에서 비정상적인 섬유화 반응으로 상처나 수술흉터가 커지는 질병으로 통증, 심한 가려움, 불특정 외관상의 변화 등으로 삶의 질을 심각하게 저해하는 질환으로 아직까지 원인은 완전히 밝혀지지 않았으며 재발을 예방할 수 있는 근본적인 치료법 또한 없다.

켈로이드 질환 연구가 제한적인 이유는 무엇보다도 질환을 모사할 수 있는 in vivo(약물투여 등의 실험으로 동물에 어떤 변화를 유도하는 지를 검토하는 실험, 동물실험) 모델이 없다는 점이 가장 큰 연구의 한계였다.

조미라·이중호 교수팀은 켈로이드 환자에서 채취한 혈액 면역세포를 면역결핍 마우스에 이식, 환자의 면역세포가 마우스 혈액에 생착된 것을 확인했다. 이후 같은 켈로이드 환자의 조직을 이식했을 때, 이식한 켈로이드 주변에 환자의 면역세포가 침윤되고 염증반응을 유발하여 환자의 섬유화 조직이 증식되는 것을 확인했다.

또 증식된 섬유화 조직에서 면역염색을 실행한 결과, 실제 켈로이드 환자의 조직과 유사하게 SDF-1, CCL2와 같은 케모카인(면역세포들을 침입원이 있는 곳으로 모이게 하는 주화성을 지니는 단백질)이 높게 발현됐고, IL-17/Th17 세포의 침윤이 증가하는 점을 확인했다.

이러한 결과는 면역 세포와 섬유아세포 간 상호 작용에 의한 만성 염증 반응이 결과적으로 켈로이드 환자에게서 관찰되는 비정상적인 섬유 조직의 증식을 실험동물에서도 재현할 수 있다는 점에 의의가 있다.

향후, 이번 연구를 통해 제시된 동물 실험 모델을 이용하여 뚜렷한 치료제가 없는 켈로이드 질환의 다양한 세포 메커니즘 연구와 치료제 개발에 박차를 가할 수 있을 것으로 기대된다.

조미라 교수는 “이번 연구를 통해 켈로이드 기전이나 치료제 검증을 위한 다양한 연구에서 환자 모사 아바타 모델이 활용될 수 있다면 켈로이드 환자에게 매우 도움이 될 수 있다고 생각한다”며, “연구팀에서도 켈로이드 환자에게 나타나는 미토콘드리아의 기능 부전 및 병적 대사에 관한 후속 연구도 제시하고 있어, 난치성 질환인 켈로이드 치료제 개발의 발판을 마련하고자 한다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 ‘켈로이드 환자 조직 및 면역세포 이식과 조직 내로 면역세포 이동을 구현한 켈로이드 질환 인간화 마우스 모델 확립’이라는 주제로 질환중심 중개연구 및 분자의학 분야의 저명한 학술지이자 네이처의 자매지인 <Experimental and Molecular Medicine>(IF=12.8)에 2023년 8월 게재됐다.