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다발성 골수종 골수 미세환경에 중배엽줄기세포와 대식세포의 기여에 대한 연구


<재단 제30기 해외유학장학생 U. of Wisconsin-Madison 생명과학 박사, 현, U. of Wisconsin-Madison 연구원>

장골의 내부에 존재하는 골수는 다양한 세포들로 구성되어 있으며 조혈작용이 일어나는 장소로서 그 중요성을 가진다. 혈액을 구성하는 다양한 세포들이 모두 골수에 존재하는 혈액줄기세포에서 생성되며정상인의 경우 매일 5천억 개에 달하는 혈액세포들이 만들어진다. 골수는 내피세포, 조골세포, 중배엽줄기세포 등 다양한 세포로 구성되어 있으며 이들이 다양한 상호작용을 통해 혈액 줄기세포와 분화된 세포들에게 성장신호와 지지작용을 제공하게 된다. 골수는 정상 혈액줄기 세포뿐만 아니라 혈액 종양세포들에게도 이러한 환경을 제공하게 되는데 이는 혈액종양의 치료에 큰 걸림돌이 되는바 약물치료에 의한 독성이 이러한 골수에 존재하는 세포들로 인해 상쇄되기 때문이다. 최근 이러한 상황을 인지하고 다양한 약물들이 골수의 지지작용을 억제하여 암세포의 치료에 도움을 주고자 개발되고 있다.

그동안의 연구는 내피세포, 조골세포, 중배엽 줄기세포등의 역할에 집중되어 있었으나 본 연구는 대식세포의 작용에 중점을 맞추어 진행이 되었으며 이는 대식세포가 골수에 다수 존재하는 반면 그 기능에 초점을 맞춘 연구는 극히 드물었기 때문이다. 우선 중배엽 줄기세포와 대식세포의 상호작용에 대한 연구를 진행하였는데 그 결과 중배엽 줄기세포가 대식세포의 형질을 변화시켰으며 다양한 단백질들의 발현이 증가되는 것이 관찰되었다. 그중 IL-6 는 기존에 다발성 골수종에서 중요한 역할을 하는것으로 알려진 단백질로서 그 증가는 중배엽 줄기세포와 대식세포의 상호작용이 다발성 골수종 세포의 생존과 분열에 중요한 역할을 할 수 있음을 시사한다. PCR을 이용한 비교 연구에서 중배엽 줄기세포와 함께 배양된 대식세포는 골수에서 추출한 단핵구 기원 대식세포와 일치하는 단백질 생산 패턴을 보였으며 이는 골수에 존재하는 대식세포들이 중배엽 줄기세포에 의해 교육된 대식세포임을 강력히 시사한다.

다음 단계로 중배엽 줄기세포와 대식세포가 정상 조혈작용에 기여할 수 있는지를 확인하기 위하여 혈액 줄기세포를 이들과 함께 배양하였으며 그 결과 혈액줄기세포의 분열이 증가하는 것이 관찰되었고 중배엽 줄기세포와 대식세포가 함께 존재할 경우 그 분열 속도가 더 증가하는 것을 확인하였다. 이를 바탕으로 배아 줄기세포를 혈액줄기세포로 분화시키는 실험을 수행하였고 그 결과 중배엽 줄기세포와 대식세포가 배아줄기세포를 혈액줄기세포로 분화하는것이 확인되었다. 이는 중배엽 줄기세포와 대식세포의 조합이 정상 조혈작용에서 중요한 역할을 수행함을 시시한다.

마지막으로 중배엽 줄기세포와 대식세포의 조합을 다발성 골수종 세포와 배양하여 그 영향을 관찰하였으며 이들이 다발성 골수종 세포의 분열을 촉진함이 관찰되었다. IL-6 를 차단할 경우 그 영향이 감소함이 관찰되었으며 IL-6가 중요한 역할을 함을 시사하나 그 영향이 완전히 차단되지 않은것은 다른 물질이 함께 관여함을 보여준다. 이들은 또한 다발성 골수종 세포의 사멸을 방지하는 효과도 존재하였다. 다발성 골수종에 사용되는 약제인 Bortezomib 투여시 분열을 증가시키는 효과가 감소하였고 그 영향은 특히 대식세포에서 두드러지게 나타난 바 이는 본 약물의 효과가 기존에 생각되었던 것 처럼 중배엽 줄기세포에 국한된 것이 아니라 대식세포의 작용을 차단하는 효과가 함께 존재함을 시사한다.

본 연구는 중배엽 줄기세포와 대식세포가 다발성 골수종 세포의 성장과 생존에 중요한 역할을 함을 입증하였으며 이들의 작용을 차단하는 약물들이 다발성 골수종의 치료에 중요한 역할을 할 것임을 시사한다.

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