노화를 되돌리는 유전자를 활용해 손상된 간세포를 줄기세포 이식 없이 몸속에서 재생 가능한 상태로 되돌리는 기술이 개발됐다.

32일 한국연구재단에 따르면 서울대 차혁진 교수, 연세대 조승우·홍승희 교수 연구팀이 코로나19 백신에 쓰인 mRNA-LNP 기술을 활용해 야마나카 인자(OSKM)를 간에 일시적으로 전달하고, 성숙한 간세포를 줄기세포와 유사한 재생 상태로 되돌려 손상된 간의 회복을 촉진하는 데 성공했다.

 지질 나노입자인 mRNA-LNP는 유전 정보를 담은 mRNA를 지방 성분의 미세한 입자에 싸서 세포 안으로 전달하는 기술이다. 야마나카 인자(OSKM)는 OCT4·SOX2·KLF4·c-MYC 등 네 가지 단백질을 통칭한다. 성숙한 세포의 운명을 되돌릴 수 있는 강력한 리프로그래밍 인자로, 야마나카 신야 교수가 2006년 발견해 2012년 노벨 생리의학상을 받았다.

 간세포가 급격히 파괴되는 급성 간부전은 간 이식이 가장 확실한 치료법이지만 공여 장기 부족 등 높은 장벽이 있다.

 최근에는 '노화 역전 유전자'로 주목받는 야마나카 인자를 짧은 시간만 작동시켜 세포를 완전히 초기화하지 않고 재생 능력만 일시적으로 되살리는 부분 리프로그래밍이 대안으로 떠오르고 있다.

 하지만 야마나카 인자를 온몸에서 장기간 발현시키면 종양 등 안전성 문제가 생길 수 있어 필요한 장기에만 짧은 시간 동안 전달하는 정밀한 기술 개발이 과제였다.

 연구팀은 코로나19 백신 제조에 쓰인 mRNA-LNP 기술을 이용해 야마나카 인자를 담은 mRNA를 간세포에 일시적으로 전달하는 방법을 개발했다.

 이렇게 개발된 나노입자(LNP)는 정맥 주사 한 번으로 mRNA 발현의 대부분을 간에 집중시켰다.  mRNA는 세포 안에 들어가 야마나카 인자를 만들어 내다가 약 12시간 안에 자연적으로 분해되므로 발현 기간이 일시적으로 제한된다.

 연구팀은 야마나카 인자가 간에서 일시적으로 발현되자 성숙한 간세포가 줄기세포와 유사한 '간 전구세포'로 전환되는 것을 확인했다.

 단일세포 분석 결과, 이렇게 만들어진 간 전구세포 일부가 실제 간이 손상됐을 때 자연적으로 나타나는 재생성 세포와 유사한 특성을 지니는 것으로 확인됐다고 연구팀은 설명했다.

 급성 간 손상 동물모델에 야마나카 인자를 담은 mRNA를 단 한 차례 투여한 결과, 생존율이 향상하고 간 괴사와 세포 사멸이 감소했으며 간 기능 회복도 촉진됐다고 연구팀은 덧붙였다.

차혁진 교수는 "OSKM은 흔히 노화 역전 기술로 알려져 있지만 이번 연구에서는 성숙한 간세포를 일시적으로 재생 가능한 상태로 되돌리는 데 활용했다"며 "궁극적으로는 필요한 장기에서 환자 자신의 세포를 재생세포로 일시적으로 전환하는 치료 전략으로 발전시킬 수 있을 것"이라고 말했다.