파킨슨병 치료제는 지금까지는 약물이나 수술을 통해 부족한 도파민을 대체해 증상을 완화하는 수준에 그쳤다. 이런 치료는 도파민 신경세포가 지속적으로 망가지는 것을 막을 수는 없어서 근본적인 치료법이 될 수 없었다. 그런 가운데 최근 국내 연구진이 인간 배아줄기세포에서 최고 수율 도파민 세포를 대량생산하는 기술을 개발했다. 지금까지 완벽한 치료제가 없었던 신경퇴행성질환인 파킨슨병을 근본적으로 치료할 신약을 개발할 수 있는 길이 열린 것이다.

세브란스병원 김동욱 연세대 의대 생리학교실 교수 연구진이 에스바이오메딕스, 김대성 고려대 교수팀과 함께 임상용 배아줄기세포에서 세계 최고 수준의 고수율 도파민 신경전구세포를 대량생산하는 방법을 개발하고, 대규모 동물시험을 통해 유효성과 안전성을 증명했다고 26일 밝혔다.

이 방법으로 중뇌 특이적 도파민 신경전구세포를 만들어 뇌에 심으면, 죽은 도파민 세포 대신에 도파민을 생산할 수 있다. 김 교수팀은 질적으로 훌륭한 도파민 세포를 얻기위해 세포 투과가 가능한 저분자 물질만을 사용해 정밀한 분화 신호 조절에 성공했고 이를 통해 미국이나 유럽 등 해외 연구진보다 높은 수율의 도파민 전구세포를 제조할 수 있었다. 또한 연구진들은 줄기세포를 2차원으로 분화하는 것과 달리, 3차원으로 분화시켜 도파민을 대량생산하는 기술도 개발했다. 1회 분화시킨 양으로 도파민 신경전구세포를 약 3.18조 개 생산했다. 이는 파킨슨병 환자 약 25만 명을 치료할 수 있는 양이다.

연구진이 파킨슨병 동물 모델 쥐에서 대규모 유효성 시험을 수행한 결과, 쥐에 이식한 도파민 신경전구세포는 성공적으로 도파민 신경세포로 성숙했으며, 암페타민을 이용한 회전 시험에서 16주 후 회전 행동이 정상 수준으로 회복됐다. 쥐 뇌에 이식한 도파민 세포를 양전자 단층촬영(PET-CT)으로 분석했더니 뇌에 잘 정착해 장기적으로 도파민을 생성함이 확인됐다.

또한 파킨슨병 모델 쥐들에 도파민 세포를 각각 5000개, 1만개, 2만 5000개, 10만개 심어 행동 평가를 진행한 결과, 1만개 이상 이식한 쥐들에 치료 효과가 나타났다. 연구진은 사람에게 적용하려면 최소 315만개를 이식해야 한다고 분석했다.

현재 미국에서도 배아줄기세포 유래 도파민 세포를 이용한 파킨슨병 세포치료제 임상시험을 진행하고 있으며 아시아에서는 김동욱 교수 연구진이 유일하다. 현재 세브란스병원에서 임상시험 진행 중으로 지난 9월에 식약처의 승인을 받아 세브란스병원 신경외과(연구책임자 장진우 교수)와 신경과(이필휴 교수)의 협업으로 파킨슨병 진단을 받은 지 5년 이상 지났고 약물 치료를 받았지만 효과가 떨어지거나 이상운동증 등 부작용을 보인 환자 6명을 대상으로 인간 배아줄기세포에서 분화시킨 중뇌 도파민 신경전구세포(임상시험용 의약품)를 이식한 바 있다. 연구팀은 “환자 6명 모두 수술 부작용을 보이지 않고 증상 호전도 관찰할 수 있었다”며 “추가로 6명 환자를 모집해 치료제 안전성과 효과를 검증할 계획이며 이후 보다 많은 환자를 대상으로 임상연구가 이어질 것”이라고 말했다. 김태열 건강의학 선임기자