서울대학교 수의과대학 강경선 교수 연구팀은 줄기세포의 특성과 기능 및 치료효과를 연구해 왔으며, 기초, 중개 및 임상연구 단계까지 다양한 연구를 진행하고 있다. 특히, 제대혈에서 유래한 성체줄기세포의 면역조절능력 및 노화의 연구에 선도적인 역할을 해왔고, 직접분화법(Direct Conversion)을 이용하여 분화가 완료된 체세포로부터 신경줄기세포로의 직접형질전환에 대한 연구를 하고 있다. 이를 바탕으로 국내외 대학교 및 병원과 컨소시엄을 구축하여 난치성 질환의 세포치료제 개발을 위해 노력하고 있다. 나아가 인공장기를 개발하여 현 장기이식의 한계를 극복하는 대안을 제시하는 연구를 진행하고 있다.

성체줄기세포, 특히 제대혈 유래 중간엽 줄기세포를 현행치료법을 통해 완치가 어려운 난치성 질환에 적용하여 그 치료효과 및 작용기전을 증명하고, 대체치료제로서의 가능성을 제시하고 있다. 이미 줄기세포의 면역조절능을 통해 크론병, 아토피 피부염, 류마티스성 관절염 등의 자가면역성 질환에 대한 효과 및 기전에 대한 연구를 발표한 바 있다. 또한 성체 줄기세포가 가지는 단점인, 개체의 차이에 기인한 세포 효능의 차이를 극복하고자 질병 특이적인 세포 효능 증진 방안에 대하여 연구를 진행하고 있다. 일례로 위 연구 결과를 통해서도 보고한 바와 같이, 줄기세포 내에NOD2 수용체가 제대혈 유래 중간엽 줄기세포 내에 존재하는 것을 발견하여, 이와 밀접한 관련을 갖는 염증성 장염에 적용하여, 그 효과가 크게 증가되는 것을 확인한 바 있다. 최근에는 위 연구 성과들을 통하여 얻어진 기술을 바탕으로 신약 혹은 나노입자 등의 치료 효능을 해당 질병에서 검증하는 부분까지 연구 범위를 확대하고 있다.

성체줄기세포를 이용해 줄기세포를 포함한 세포의 노화 및 생체 노화를 연구한다. 성체줄기세포의 노화를 유도 할 수 있는 다양한 방법을 이용해 노화 기전을 연구하고 억제 인자를 탐색한다. 이와 함께 노화 관련 질환 모델링을 통해 질환 및 일반 노화에서의 세포의 변화 기전을 밝히고 이를 통해 일반 노화를 비롯한 노화 관련 질환의 치료 및 예방 방안을 탐색한다. 히스톤 단백질 조절 인자 및 핵막 단백질 조절 인자 등을 통해 성체줄기세포의 노화 기전에 대한 보고가 있어왔다. 이러한 연구결과를 바탕으로 줄기세포 치료를 위한 최적의 세포 확보 방안을 마련하고 노화 억제를 통한 치료능의 향상도 기대할 수 있다.

생체모사체(organoid)란 "조직에서나 혹은 줄기세포에서 유래된 세포를 이용하여 이를 3D 형태로 배양을 하여 마치 인공장기와 같은 형태의 최소 기능을 할 수 있도록 만들어진 미니 유사 장기"를 의미한다. 줄기세포를 적절한 3차원 실험관 환경에서 배양하면 생체 내 기관과 유사한 구조를 형성한다는 사실이 밝혀지면서 organoid 연구를 위하여 3차원 세포배양 등이 개발되고, organoid 다양한 조직으로 분화시킬 수 있는 분화인자의 최적화 연구와 함께 주목을 받기 시작했다. 특히, 인간의 질병은 다양한 세포에 복합적으로 영향을 받는데, 이런 면에서 organoid는 좋은 질환 모델이다. 돼지 간을 이용해 인간의 장기와 구조, 기능적으로 유사하면서 면역 거부반응이 없는 '이종이식용 인공 간 제작'을 목표로 하고 있다. 이를 위해, 면역 거부 반응의 원인물질(이종항원)인 이식항원을 제거한 돼지 간 유래 탈세포 지지체(decellularized bioscaffold) 제작 및 재세포화 시 세포접합율 증가를 위한 처리방법을 개발하고 있다. 또한 직접분화법(direct conversion)을 통해 장기이식 대상 환자의 세포로부터 제작한 환자 특이적 간세포 및 혈관세포와 이번에 개발된 인공 장기 제작 기술 등을 연구, 활용하여, 최종적으로 환자 맞춤형 인공 간 개발의 상용화를 이루고자 한다. 현재까지 탈세포 지지체 유래물질을 활용하여 인간 유래 줄기세포의 간세포 분화 효율 증가 및 간 기능 증진 연구, 돼지 피부세포로부터 돼지 간 전구세포 생산 연구 등을 발표하였다. 종합적으로 돼지 간을 이용하여 탈세포화된 지지체를 제작하고 체외배양시스템과 간 및 혈관으로 분화한 줄기세포 등을 활용하여 생체모사 인공 간 제작 연구를 진행하고 있으며 향후 중동물 이식실험을 통해 인공 간의 임상 적용 가능성을 분석할 계획이다.

줄기세포를 희귀 신경질환에 치료용 목적으로 적용하기 위한 연구를 진행하고 있다. 특히 Niemann pick type C1(NPC1)이라는 희귀 질환의 치료를 목적으로 연구하고 있다. NPC1은 콜레스테롤이 세포질에 축적되면서 소뇌의 Purkinje 신경세포의 apoptosis를 일으키는, 100,000명 중 1명에게 유발하는 희귀한 신경질환이다. 치료부위가 소뇌이다 보니 줄기세포를 적용하는데 난관이 많이 존재한다. 환자에게 부담이 적은 시술경로를 이용해 최대한 효율적으로 뇌에 줄기세포를 전달하기 위한 연구를 진행하고 있다. 이외에 질환모델에서 줄기세포의 생리를 밝히는 연구도 진행하고 있다. 질환모델에서 줄기세포, 특히 신경줄기세포의 생리를 밝힘으로써 질환을 이해하고 더 나아가 치료를 위한 새로운 접근을 많이 시도하고 있다.

루게릭 질환은 중추신경계의 운동신경세포의 사멸로 인해 수년 내에 사망에 이르는 질환으로 현재 확실한 치료제가 없어 미래사회에 있어 대단히 중요한 불치병 중에 하나이다. 본 연구는 치료제 개발을 위해 유전자치료 및 줄기세포 치료 등 여러 방법을 이용하여 루게릭 모델 동물에서의 유효성을 검증하여 치료효과 및 증상완화를 목표로 하고 있다.

- 소속: 서울대학교 수의과대학 교수
- E-mail : kangpub@snu.ac.kr
- Tel : 02-880-1298
- 홈페이지: http://adultstemcell.snu.ac.kr

- 박사후 연구원: 최순원
- 박사과정 학생: 강인성, 김재준, 이병철, 이진영, 국명근
- 석사과정 학생: 김민수, 김다현, 강현경, 김보은, 이승은, 신나리, 배태현, 정의정

• 1. Clinical Trial of Human Umbilical Cord Blood-derived Stem Cells for the Treatment of Moderate-to-Severe Atopic Dermatitis: Phase I/IIa Studies, STEM CELLS, 2017
• 2. Cathepsin S contributes to microglia-mediated olfactory dysfunction through the regulation of Cx3cl1-Cx3cr1 axis in a Niemann-Pick disease type C1 model, GLIA, 2016
• 3. Human umbilical cord blood mesenchymal stem cell-derived PGE2 and TGF-β1 alleviate atopic dermatitis by reducing mast cell degranulation, STEM CELLS, 2015
• 4. Rapid and Efficient Direct Conversion of Human Adult Somatic Cells into Neural Stem Cells by HMGA2/let-7b, Cell Reports, 2015
• 5. Human umbilical cord blood mesenchymal stem cells reduce colitis in mice by activating NOD2 signaling to COX2, GASTROENTEROLOGY, 2013

• 1. 서울대학교, Equine Amniotic Fluid-Derived Multipotent Stem Cells and a Method for Producing the Same, 국제 특허 등록(미국, 등록번호 US9290739 B2, 등록일자 2015.11.06.)
• 2. 서울대학교, CD49F promoting proliferation, multipotency and reprogramming of adult stem cells through PI3K/AKT/GSK3 pathway, 국제 특허 등록(미국, 등록번호US9139812 B2, 등록일자2015.09.22.)
• 3. 서울대학교, Pharmaceutical composition comprising stem cells treated with NOD2 agonist or culture thereof for prevention and treatment of immune disease and inflammatory diseases, 국제 특허 등록(일본, 등록번호5805195, 등록일자2015.09.11.)
• 4. 서울대학교, Isolating method for umbilical cord blood-derived pluripotent stem cells expressing ZNF281, 국제 특허 등록(호주, 등록번호CN102395673 B, 등록일자2014.06.26.)
• 5. 서울대학교, Multipotent adult stem cells having an ability of oct4 expression derived from umbilical cord blood and method for preparing the same, 국제 특허 등록(유럽, 등록번호EP1954803 B1, 등록일자2013.05.22.)