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가톨릭대학교 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단 연구팀이 멜라토닌과 NRF2 mRNA를 동시에 탑재한 지질나노입자(LNP)를 활용해 중간엽줄기세포(MSC)의 기능을 강화하고, 이를 통해 폐섬유증 치료 효과를 입증했다고 밝혔다. 이번 연구는 줄기세포 치료제의 한계를 극복할 수 있는 새로운 전략으로 주목받고 있다.

중간엽줄기세포는 조직 재생과 면역조절 특성으로 폐섬유증 치료 후보로 연구돼 왔지만, 산화 스트레스가 심한 폐 환경에서는 치료 기능을 유지하기 어려운 문제가 있었다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 mRNA를 보호하고 세포 내 전달을 돕는 지질나노입자를 활용했다. 특히 멜라토닌을 함께 탑재해 항산화 작용을 강화하고, LNP의 물리적 성질을 조절해 mRNA 전달 효율을 높이는 효과를 확인했다.

실험 결과, 멜라토닌과 NRF2 mRNA를 동시에 탑재한 LNP로 처리한 줄기세포는 활성산소와 세포사멸, DNA 손상이 감소했으며 항산화 기능이 크게 향상됐다. 이를 폐섬유화 마우스 모델에 적용한 결과, 치료군에서 폐 조직 손상과 콜라겐 축적이 줄어들고 섬유화 관련 지표가 유의하게 억제됐다. 이는 기존 항섬유화제의 한계를 넘어선 성과로 평가된다.

구희범 교수(교신저자)는 “멜라토닌이 단순 항산화 작용을 넘어 LNP 막의 유동성을 높이고 엔도솜 탈출을 촉진해 mRNA가 세포질로 효과적으로 전달되도록 한다는 점을 확인했다”며 “이번 연구는 줄기세포 치료 기능을 강화할 수 있는 가능성을 보여준 사례”라고 설명했다. 이어 “향후 다양한 기능강화 세포치료제 개발에 활용할 계획”이라고 덧붙였다.

이번 연구는 한국연구재단, 보건산업진흥원, 범부처재생의료기술개발사업 등의 지원을 받아 수행됐으며, 생체재료 분야 국제학술지 《Biomaterials》(IF=13.6)에 온라인 게재됐다. 연구팀은 이번 성과가 새로운 세포치료제 개발 방향을 제시하고, 폐섬유증을 비롯한 난치성 질환 치료에 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다.