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탈모치료를 위한 모유두세포 대량배양 기술개발
의학약학 한국연구재단 (2019-02-14 09:34)

탈모치료를 위해 대량으로 모유두세포를 생산하는 기술이 개발되었다. 성종혁 교수(연세대학교) 연구팀이 저산소 환경에서 배양해 모유두세포의 증식 능력을 획기적으로 향상시켰다고 한국연구재단은 밝혔다.

최근 중증 탈모환자를 대상으로 모발이식술이 시도되지만, 고가의 비용과 시술 후 부작용의 한계가 지적된다. 그 대안으로써 모발을 생성하는 세포인 모유두세포를 이용한 세포치료제가 주목받고 있다. 그러나 임상적용하기 위한 충분한 양의 세포배양이 쉽지 않고, 많이 배양하면 모발 재생능력이 현저히 저하되는 어려움이 남아있었다.

연구팀은 산소 농도가 2% 가량인 저산소 조건에서 모유두세포를 배양하여 세포노화를 예방하고 세포증식을 2배 정도 향상시켰다. 특히 이렇게 배양한 모유두세포를 피부에 이식했을 때, 모유두세포의 생존력이 높아지고 모낭 가장자리(외측 모근초) 세포도 증가하는 등 발모 촉진 효과가 입증되었다.

 연구팀은 저산소 조건에서 활성산소가 신호전달물질로 작용한 것이라고 원리를 설명했다. 활성산소로 인해 모유두세포의 증식과 성장인자의 발현이 향상되고 모발의 성장기가 유도된 것이다.

성종혁 교수는 “충분한 모유두세포를 확보하기 어려웠던 한계를 돌파한 연구로서, 약물치료 및 모발이식을 대체할 탈모 세포치료제 개발에 기여할 것”이라며 “2020년도에 탈모환자를 대상으로 임상시험을 시작할 예정”이라고 후속연구 계획을 밝혔다.

이 연구 성과는 교육부·한국연구재단 기초연구사업(기본연구)의 지원으로 수행되었다. 피부과학 분야 국제학술지 ‘영국피부학회지(British Journal of Dermatology)'에 1월 31일 게재되었다.

□ 논문명, 저자정보

논문명
Hypoxia Improves Hair Inductivity of Dermal Papilla Cells via Nuclear NADPH Oxidase 4-Mediated Reactive Oxygen Species Generation
저  자

성종혁 교수(교신저자, 연세대/스템모어), 정매 박사(제1저자, 스템모어),
장예지(스템모어), 최나현 박사(연세대), 김두영(연세대), 한태원(연세대),
여주혜(연세대), 이진우 교수(연세대)

□ 연구의 주요내용
 1. 연구의 필요성

  ○ 전 세계 탈모 인구가 증가하고, 특히 경제적인 성장과 더불어 스트레스성 탈모 환자가 많아짐에 따라 전 세계 탈모 관련 시장 규모는 꾸준히 증가할 것으로 예상된다. 피부 질환에 대한 세포치료제 개발은 체세포치료제와 줄기세포치료제 형태로 개발하는 추세이다. 그러나 아직 모유두 세포는 탈모치료제로 시장에 출시되지 않았다.
  ○ 탈모의 세포치료를 위해 가장 적합한 세포 원료는 모유두세포(Dermal papilla cell)이다. 이 모유두세포는 모발 발생 및 성장에 있어서 굉장히 중요한 세포이기 때문이다. 실제로, 두피로부터 이 ‘모유두세포’를 채집해서 배양 후 이식했을 때 모발이 새로 자라났다. 하지만 이 세포를 탈모치료의 원료로 사용하기에는 몇 가지 극복하기 어려운 점이 있다. 크게는 3가지 이유가 있다. 첫째는 이 세포를 두피로부터 분리해내기 어렵다는 점, 둘째는 배양 조건도 까다롭고 세포의 수를 늘리기 위해 증식시키는 것도 어렵다는 점, 그리고 셋째로는 이 세포를 증식시키기 위해서는 6~7번 계대 배양해야 하는데, 이 과정에서 모발 발생 및 성장 능력이 현저하게 감소해버린다는 단점이 있다. 이러한 한계 점이 모유두세포가 탈모의 세포치료를 위해 가장 적합함에도 불구하고 아직까지 제대로 개발되고 있지 못하는 이유이다.

 2. 연구내용
  ○ 연구팀은 다양한 농도의 산소조건을 이용하여 배양하는 실험을 수행하였고, 모유두세포를 저산소 조건(hypoxia)(2% 산소조건)에서 배양하였을 때, 모유두세포의 증식력이 획기적으로 개선되었다. 또한 계대배양을 8~9번 한 후에도 동물실험에서 새로운 모낭을 형성하고 모발을 만들어 냈다.
  ○ 연구팀은 동물실험에서 저산소 배양한 모유두세포를 생쥐에 이식하면 생존력이 증가하고, 모낭의 외측 모근초 세포(ORS: out-root-sheath)의 증식을 높인다는 결과를 얻었다.
  ○ 기전연구를 통하여 저산소 배양시 활성산소가 신호전달물질로 작용하여, 모유두세포의 증식 및 성장인자 발현을 높임을 확인하였다. 모유두세포에서 NOX4 유전자가 핵 부위에 존재하고, 저산소 배양은 NOX4에 통해서 활성산소의 생성을 높인다는 것이다.
  ○ 또한 안티마이신(Antimycin) 및 로테논(rotenone) 등 활성산소를 발생하는 물질의 처리에 의해서도 모유두세포 증식이 증가함을 확인하였고, 동물실험에서 모낭형성이 증가함을 확인되었다.

 3. 연구성과/기대효과
  ○ 그동안 치료에 충분한 세포의 확보가 어려워서 개발이 어려웠던 모유두세포의 증식이 획기적으로 개선하였다.
  ○ 합성화합물 전처리 등에 비해 안전한 새로운 배양법이다.
  ○ 비임상시험 후 모유두세포를 이용한 세포치료제에 대한 임상시험을 2020년부터 시작할 예정이고, 시판 허가 후에는 모발 이식을 대체할 가능성이 있다.

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(그림1) 저산소 배양에 의한 모유두세포의 증식 증가 및 노화 방지 효과

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(그림2) 저산소 배양한 모유두세포의 발모효과
(a) 저산소 조건에서 배양한 모유두세포 (DPCHyp)를 주사하면 모발의 성장기가 유도됨.
(b) 저산소 조건에서 배양한 모유두세포 배양액 (Hyp-CM)을 생쥐의 콧수염에 처리하면 모발 길이 및 모낭에서 증식하는 세포가 증가함.

연구 이야기

□ 연구를 시작한 계기나 배경은?

모유두세포는 모발 발생 및 성장에 있어서 굉장히 중요한 세포이다. 두피로부터 모유두세포를 채집해서 배양 후 이식했을 때 모발이 새로 자라났다. 하지만 탈모치료의 원료로 사용하기에는 극복하기 어려운 점이 있다. 1) 두피로부터 모유두세포를 분리해내기 어렵다; 2) 배양 조건 까다롭고 대량 확보하기 어렵다; 3) 6~7번 계대 배양하면 모발 발생 및 성장 능력이 현저하게 떨어진다. 이러한 한계 점을 개선할 수 있는 배양법이 필요하다.

□ 이번 성과, 무엇이 다른가?

저산소 조건에서 활성화 산소의 생성을 바탕으로 모유두세포의 새로운 배양법을 찾아내고 기존에 설명이 되지 않던 부분을 설명할 수 있었던 것이 큰 연구의의다.

□ 실용화된다면 어떻게 활용될 수 있나? 실용화를 위한 과제는?

새로운 배양법을 통해서 모유두세포의 증식 및 성장인자의 발현을 증진시킬 수 있기 때문에 탈모 치료과정에 필요한 충분한 모유두세포를 확보가 가능해진다. 모발 이식 통해서 탈모치료 계속 진행되고 있는 가운데, 더 간편하게 모발 이식을 대체할 수 있는 모유두세포로 세포치료제 개발에 대한 연구 급히 필요할 것으로 생각된다.

 

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  댓글 1
회원작성글 Uram  (2019-02-21 15:25)
내년부터 임상실험한다고들었는데
저 꼭 임상실험 알바하고싶습니다.!!!!!!!!!!!
돈안주셔도되니까 제발 저 임상실험체로 써주십시요!!
93년생입니다!!
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