망막의 중심부의 퇴화의 결과로서 시력 상실이 발생하는 노인성 황반변성(age-related macular degeneration: AMD)의 진행을 중단시키거나 지연시키는 치료법은 아직까지는 개발되지 못했다. 그러나 래트를 대상으로 줄기세포가 적용된 실험적 치료법에서 이러한 증상을 크게 개선시킬 수 있는 것으로 나타났다. 미국 시더스-사이나이 메디컬센터의 바이오의학 연구자들이 ‘Stem Cells’ 최신호에 발표한 논문에 따르면 성체 유래 사람 줄기세포의 1회 주사로서 AMD 증상을 갖는 래트의 시력 손실을 현저히 늦추었다고 한다.

연구를 주도한 시더스-사이나이 메디컬센터 재생의학 연구소의 Shaomei Wang 박사는 AMD 환자들에게 줄기세포의 주입 이후에 시력을 보호할 수 있음이 처음으로 입증되었다고 설명했다. AMD는 망막의 중심부인 황반(macula)의 파괴로 인하여 발생한다. 망막은 안구에서 신경이 풍부하게 존재하는 검은색의 얇은 층으로서 빛을 인식하여 사물을 보는데 도움을 주게 된다. AMD 환자들의 경우에는 중심 시력이 점진적으로 소실된다고 한다. 미국 질병 통제 예방 센터에 따르면 40세 이상의 미국이 180만 명 이상이 AMD의 영향을 받고 있으며, 이 수치는 2020년에는 295만 명에 이를 것으로 추산되고 있다. 

래트를 대상으로 실시된 이번 시험 결과를 사람을 대상으로 해석해 본다면 줄기세포의 1회 주사로 시력이 16년간 보존될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 이번에 연구팀은 사람의 피부세포를 유도 다능성 줄기세포(induced pluripotent stem cells: iPSCs)로 1차 변환시킨 다음에 유도 신경 전구 줄기세포(induced neural progenitor stem cells: iNPSCs)로 분화시켜서 이용했다고 한다. 다른 말로 설명하면 연구팀은 사람의 세포를 조작하여 초기의 분화되지 않은 상태로 돌려보낸 후에 다시 여러 형태의 신경세포로 분화될 수 있는 세포로 변화시킨 것이다. 

이렇게 제조된 iNPSCs를 AMD 래트 모델의 혈관에 주입하자 세포들이 망막으로 이동하여 망막 세포 주변에 보호층을 형성하여 더 이상의 세포 파괴가 발생하지 않는 것으로 나타났다. 또한 iNPSCs가 주사된 래트들은 대조군과 비교하여 분해되지 않은 광수용체 외부 분획(photoreceptor outer segments: POS)의 축적이 현저히 감소했다고 한다. iNPSCs가 주사된 래트들의 식세포(phagosome)에서 POS가 다량 함유된 것으로 나타났다. 이는 iNPSCs가 래트의 망막 상피세포의 POS 식세포 작용 결실을 상쇄시킴을 가리키고 있다. 

iNPSCs 투여 마우스들은 망막의 가로 절단 분절 분석에서도 6~8열의 광수용체를 보유한 반면에 대조군에서는 1열의 광수용체만이 확인되었다고 한다. 전기생리학적 분석에서도 iNPSCs 투여 마우스의 망막은 대조군보다 140배나 빛에 민감한 것으로 확인되었다. 이상의 결과는 종합적으로 iNPSCs가 AMD 발생 래트들의 관련 증상을 크게 개선시킴을 가리키고 있다. 마지막으로 연구팀은 iNPSCs의 1회 주사로 AMD 래트 모델에서 시력이 130일간 보존되었으며, 이 기간을 사람에게 환산하면 16년에 해당한다고 지적했다. 

논문의 공동 저자인 시더스-사이나이 메디컬센터 재생의학 연구소 이사회장인 Clive Svendsen 박사는 AMD로 시력이 상실되고 있는 환자들에게 iNPSCs가 뛰어난 효과를 발휘했기 때문에 이후에도 더 놀라운 효과가 기대된다고 지적했다. 그는 “추가적인 전임상 시험 데이터가 요구되고 있지만 우리 연구소는 AMD와 다른 질병에 대한 개인 맞춤 치료법으로서 성체 줄기세포를 제공할 때에 한 발자국 더 나아갔다고 생각하고 있다”고 밝혔다. 

현재 연구팀은 줄기세포에 대한 임상 시험을 신청하기 위한 전임상 동물 시험에서 유효성과 안전성을 시험한다는 새로운 계획을 갖고 있다. 여기서 효과가 확인되면 실제로 AMD 환자들을 대상으로 임상 시험을 진행한다고 한다. 이번 연구는 Simon & Beatrice Apple Stem Cell Fund for Eye Research, David & Janet Polak Foundation Stem Cell Core Laboratory, National Institutes of Health, Department of Defense, Foundation Fighting Blindness, Knights Templar Eye Foundation Inc.로부터 지원을 받았다.