사포닌 기반 나노입자를 줄기세포 치료에 최초로 적용해 약물의 효율적인 전달과 뼈 재생의 촉진을 입증한 연구 결과가 발표됐다.

가톨릭대학교 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단 합성생물학사업단장 구희범 의생명과학교실 교수(교신저자) ‧ 박지선 박사(공동 제1저자) ‧ 이채현 연구원(공동 제1저자)팀이 사포닌(saponin) 기반 나노입자를 개발해 인간 중간엽 줄기세포(hMSC)의 골 생성 분화와 뼈 재생 촉진에 성공했다.

이번에 개발한 나노입자는 기공 형성 사포닌인 알파 헤데린(alpha-hederin)을 기반으로, 세포 흡수가 빠르고 세포 내 지속적인 약물 공급 능력이 우수하다는 장점이 있다. 이번 연구는 이러한 사포닌 기반 나노입자를 줄기세포 치료에 최초로 적용한 연구로서 약물의 효율적인 전달과 뼈 재생에서 유망한 잠재력을 입증하며 향후 다양한 줄기세포 치료에 응용될 수 있다는 점에서 주목받고 있다.

줄기세포 분화의 방향을 결정하는 것은 줄기세포 치료의 핵심 단계인데, 이번 연구에서는 dexamethasone(Dex)과 alpha-lipoic acid(ALA)가 포함된 사포닌 나노입자(Ad-SNP)를 통해 인간 중간엽 줄기세포가 뼈를 만드는 조골세포로 분화하는 것을 유도하였다.

Ad-SNP 나노입자는 사포닌의 독특한 특성 덕분에 양전하 없이도 세포막의 기공 형성을 통해 줄기세포 내로 빠른 흡수가 가능하며, 세포질에서 좀 더 오랫동안 약물을 공급할 수 있다. 연구팀이 개발한 나노입자를 쥐 대퇴골 뼈 결함 모델에 테스트한 결과, Ad-SNP가 처리된 hMSC 그룹에서 가장 빠른 뼈 재생과 완전한 회복이 촉진되는 것을 확인했다.

구희범 교수는 “이번 연구는 나노입자를 이용한 줄기세포 내 약물전달의 가능성을 보여주는 연구로, 향후 다양한 줄기세포 치료 분야에 응용될 예정이다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단의 지원을 받아 진행됐으며, 생체재료 분야의 저명한 국제 학술《Biomaterials》(IF=14.0) 11월호에 게재됐다.