Science Translational Medicine지 12월호에 출간된 논문에 따르면, 환자 본인의 각막에서 채취한 기질 줄기 세포 or 중간엽 (Stromal stem cell or mesenchymal stem cell)을 이용한 치료가 각막이식 수술을 대체할수 있는 날이 올지도 모르겠다.
논문의 저자 Sayan Basu와 그의 동료는 10년간 기질줄기세포 or 중간엽줄기세포 (stromal stem cell or mesenchymal stem cell)을 연구해왔다. 이들의 연구에 따르면 각막 윤부(limbus)에서 얻은 이 기질줄기세포는 쥐의 눈으로 한 실험에서 여태까지 연구되왔던 다른 줄기세포보다 훨씬 더 깊은 층까지 상처 재생이 되는 것으로 밝혀졌다.
<각막의 복잡한 세포 구조>
각막 윤부(limbus), 투명한 각막과 불투명한 공막 사이의 얇은 이행대인 이 각막 윤부는 결막과 혈관들이 투명한 각막으로 자라들어가지 않도록 해주는 역할을 한다. 이러한 각막 윤부는 basal fibroblast layer, 각종 상피세포들, 그리고 줄기 세포들로 구성되어 있다.
이 논문의 교신저자인 Jeffrey Stern 박사는 “각막은 대부분 사람들이 생각하는 것보다 훨씬 복잡한 구조로 되어 있다. 가장 바깥 층은 스스로 재생되는 (self -renewing) 능력이 있는 상피(epithelium) 층이다.
이 층의 줄기 세포는 각막 상피가 새롭게 생겨나 각막의 가운데로 이동하고 노후된 상피가 탈락하는 과정에 관여한다. 대부분 사람들의 줄기세포를 말할때나, 각막과 관련된 연구에서 줄기세포를 언급되는 줄기세포는 대부분 이러한 ‘상피줄기세포 (resident epithelial stem cells)’를 말하는 것이다.
그러나 이러한 상피줄기세포는 각막의 표면을 재생시켜줄수는 있지만, 보다 깊은 층의 상처는 재생을 시키지 못하며, 이러한 깊은 층의 상처를 치료하는 유일한 방법은 각막 이식수술이다.” 라고 말했다.
그리고 본인의 연구에서 언급한 줄기세포가 이들과는 다름을 강조했는데, 각막 윤부의 줄기세포중 하나인 기질줄기세포는 상피줄기세포와는 달리 각막의 기질(Stroma) 즉, 결합조직을 재생할수 있다고 말하였다.
<각막표면의 재생에서 각막 기질의 재생으로… (from Resurfacing to Regenerating)>
상피줄기세포(epithelial stem cell)은 윤부줄기세포 결핍 or 손상 시 (limbal stem cell deficiency)에 각막을 치유하고 시력을 보존하는데 이용된다. 윤부줄기세포결핍은 드물지만, 유전질환이나 이식거부반응과 같은 염증, 감염, 암치료에 따르는 부작용으로, 군날개에 의해 혹은 화학, 열 화상에 의해서 생길수가 있다.
그러나 상피손상을 넘어 더 깊은 층에 상처가 생겼을때 상피줄기세포는 더이상 소용이 없어진다. 알려진바에 따르면 각막 상피층을 넘어가서 각막의 깊은 층까지 손상된 사례가 상피만 손상된 사례보다 무려 100배 이상 많다고 하는데, 이러한 상황에 있어 저자는 줄기세포의 새로운 연구가 각막 손상의 회복에 대한 잠재력을 더 넓혀 줄것으로 기대했으며 상피줄기세포로 인한 상피 치유(resurfacing)의 시대에서 완전한 각막 재생(regenerating)으로의 시대가 올 것으로 내다 보았다.
연구자들은 기질줄기세포(stromal stem cell)가 실험실 접시 위에서 각막 조직을 재생해내고, 쥐 실험에서도 각막 조직이 재생되었음을 관찰할수 있었다고 하였다. 그러나 아직 각막이식이 유용한 이 시대에 이러한 연구가 의미가 시장성이 있을까? 하는 의문이 제기 될수 있을 것이다.
미국에서는 연간 4만명 정도가 각막 이식수술을 받는다고 한다. 그러나 그 외의 나라에서는 사정이 좋지 못하다고 한다. 인도의 Dr. Sanwan은 인터뷰에서 각막 흉터를 갖고 있는 인도의 환자중 약 백만명이 아직 각막이식수술을 받지 못하고 있다고 이야기 했다.
그래서 그는 효과적인 각막 기증 시스템이 없는 인도에서 그리고 비슷한 다른 나라에서 이러한 줄기세포연구가 반드시 필요한 것임을 역설하였다.
<기질줄기세포의 육성과 적용 (Nurturing and Applying Stromal Stem cells)>
연구자들은 기존의 각막이식 수술을 받은 4명의 환자에게서 각막 윤부세포를 얻은 뒤 특수한 단백질 분해효소를 사용하여 기질세포를 추출해 냈으며 세포배양을 통해 숫자를 늘리는데 성공했다. 생체외 연구 (in vitro study)에서 그 기질 세포는 전분화능 표식자 (pluripotency markers)를 발현하였고, 건강한 각막의 3차원 구조와 매우 유사한 구조를 보였다.
연구자들은 50,000 개의 줄기세포를 쥐눈에 주입하였다. 4주뒤에, 실험에 쓰인 눈에서는 거부반응이나 특별한 염증이 관찰되지 않았고, 그 세포들은 정상 눈에서 볼수 있는 투명한 기질 (normal transparent stromal extracellular matrix (human keratocan and type 1 collagen))을 만들어 냈으며, 각막에 생긴 흉터와 같이 빛을 흩어지게 만드는 (투명성을 잃게 하는) 단백질은 만들지 않았다.
줄기세포를 주입한 눈을 검사한 결과 각막사진에서 각막이 투명함을 확인하였고, 빛간섭 단층촬영검사(optical coherence tomography)에서 빛의 scattering이 줄었음을 관찰했으며, trasmission electron micrography에서는 빛을 투과하고 모이게 하는 성격을 지닌 high ordered extracellular matrix의 존재를 밝혀냈다. 저자는 “각막 피브릴의 배치가 각막의 투명도와 밀접한 관계를 보인다.”라고 하였다.
<간단한 임상 술기>
자가 각막 재생은 다음과 같은 두 단계를 거쳐 얻을수 있다. 먼저, 환자가 내원하여 각막 윤부에서 2mm x 2mm 크기의 조직을 생검(biopsy)한다.
이 위치는 빛이 들어오는 광축에 벗어나 있어 시력에 영향을 주지 않으며, 특별히 불편함 없이 금방 회복을 할 수가 있다. 이렇게 생검한 조직은 2에서 3주에 걸쳐 줄기세포로 배양된다.
그다음 환자가 외래로 내원하면 간단한 술기를 통해 치료할 수가 있다. 환자의 각막 상피를 모두 긁어 제거한 뒤, 각막에 줄기세포가 잘 붙어있게 하기 위해 fibrin gel에 섞어 눈에 뿌려준다. 그리고 그 위에 콘택트렌즈를 덮어 주면 된다.
Dr. Funderburgh는 기질줄기세포를 이용한 임상시험이 3년내에 시작될 수 있을 것으로 내다봤다. 이미 인도에서 phase 1 clinical trial이 시작되었기 때문에, 동물실험은 생략할수 있을 것이고 진행은 더욱더 빨라질 가능성이 있다고 하였다.
그는 “이 치료법은 환자의 눈에서 직접 조직을 얻고, 환자의 혈청에서 배양하기 때문에 이식 거부반응의 가능성이 매우 낮은 치료법이다.또한 각막이식과는 달리 상대적으로 비침습적인 치료법이다” 라고 주장하였다.
논문의 교신저자인 Stern 박사는 “아직도 전세계적으로 각막 혼탁으로 많은 이들이 시력을 잃고 있으나 각막이식이나 인공각막 이식외에는 치료법이 없다.
이 줄기세포가 환자들에게 또다른 희망이 되길 기대한다.” 라고 소망을 밝혔다. 이 연구의 제한점으로 제시된 내용은 아직 상처부위로 들어가는 줄기세포의 수와 상처의 치료 속도와 치료 정도와의 상관관계가 밝혀지지 않았다는 점과 이러한 줄기 세포가 오래된 흉터를 대체하여 투명화를 성공할수 있는지의 여부와 재생의 매커니즘이 정확히 밝혀지지는 않았다는 점 이었다.
(원문링크 다음블로그:http://blog.daum.net/jjg0711/157)
1년전 라섹을하고 현재 부작용으로 빛번짐 및 여러 부작용으로 고통을 받고있습니다.
재수술보다는 줄기세포를 이용해서 원래의각막으로 돌아가는 방법을 알아보고있는데.이 기사가 가장 제가원하는 치료법같습니다… 과연 이 연구가 언제쯤 상용화가 되는지….정말 레이저로 깎은 각막을 다시 재생시킬수 있는지 궁굼합니다…..
아직은 연구단계에 있기 때문에 이것이 실제 환자들한테 언제 적용될지는 알수가 없습니다. 라섹을 하고 나서 많이 불편하신것 같은데 수술하신지 얼마나 되셨는지요? 빛번짐 등의 불편함은 수술하고 몇개월이 지나면 대부분 좋아집니다. 레이저로 깍은 각막이 원래대로 돌아오는 것은 아무리 줄기세포 치료가 성공적으로 시행되더라도 어렵다고 생각이 드네요. 일단은 부작용을 치료하는 것에 초점을 맞춰보는게 좋으실 것 같고 사람에 따라 적응기간이 좀 더 오래 걸리시는 분들도 계시니 수술하신 병원에서 이상여부를 잘 확인하시면서 치료받으시는게 좋을것 같습니다. 불편한 증상이 하루빨리 좋아지시길 바래요.
저도 각막에 혼탁이있고 좌안의 혼탁이 동공의 4분의 1을 가렸습니다. 하드렌즈끼면 시력은 0.9 까지는 나오지만 부정난시가 좀 남아있어 특히 글씨를 읽을때 좀 불편합니다. 2020년내에 나올 수 있을까요..?