[줄기세포특집] 줄기세포치료 어디까지 왔나

수의사에 따라 적용범위 등 차이

동종세포 이용 증가, 혈액은행도 활발

생명연장의 꿈을 실현하는 세포치료.

세포치료는 살아있는 자가, 동종, 이종 세포를 체외에서 배양 증식하거나 선별하는 등 물리적 화학적, 생물학적 방법으로 조작해서 만든 치료제와 병원에서 투약하는 세포치료가 있다. 동물병원은 수의사가 직접 세포를 배양해 임상에 적용할 수 있는 세포치료술이 활발하다.

반면 의과에서는 세포치료와 관련된 법률이 까다롭게 적용돼 있어 의약품으로 개발된 세포치료제와 유전자치료제를 투약하는 시술이 주를 이루고 있다. 유전자를 조작해 환자의 세포 내에 치료 유전자를 주입 시키는 유전자치료가 의과에서 더 활발하게 이뤄지고 있는 것도 이 때문이다.

동물치료 시작 단계

의과에서도 배양한 줄기세포를 환자에게 이식할 수 있다.

하지만 동물병원에 비해 까다로운 규정이 적용돼 세포치료가 활성화되지 않은 상황이다. 

첨단재생의료법에 따르면 “의료법에 따른 의료기관이 첨단재생의료 실시기관으로 지정받으려면 지정신청서를 첨부해 보건복지부장관에게 제출해야 한다”라고 돼 있다. 지정받은 의료기관에서만 세포치료가 가능하다. 

세포실의 환경과 시설, 인력 등에 대한 규정도 있다. 시설 규정은 세포 보관을 위한 냉장 및 냉동 장비와 자동온도 기록계, 혈액검사 등에 필요한 장비가 있어야 하며, 보관과 보안 유지를 위한 장비도 필수다. 처치실은 공기의 오염을 방지하고 일정한 온도와 습도를 유지할 수 있는 공기 조화장치가 마련되어야 하며, 기도 내 삽관유지장치, 인공 호흡기, 심전도 모니터링 장치 등을 갖춰 환자의 응급 상황에 대처할 수 있는 수술실과 회복실이 별도로 있어야 한다. 줄기세포 치료만 전문적으로 시술하는 의료기관이 아닌 이상 소규모 의료기관에서 시설을 갖추고 개원하기 어려울 정도로 엄격한 규정을 적용받는다.

첨단재생의료 기관으로 허가를 받지 못한 의료기관도 의사가 자가 또는 동종 세포를 수술이나 처치 과정에서 안전성에 문제가 없는 최소한의 조작(생물학적 특성이 유지되는 범위 내에서의 단순분리, 세척, 냉동, 해동 등)만을 하는 경우에는 가능하다. 그러나 세포를 증식하거나 배양은 할 수 없다. 세포 배양은 세포의 생물학적 특성이 유지되는 범위의 최소한의 조작에 해당되지 않는다는 식약처의 지침이 있을 정도로 ‘배양’에 대한 규정이 엄격하다. 

의과의 세포치료는 자가나 동종세포를 분리한 후 필요한 세포만 투약하는 경우에만 인정받을 수 있으며, 진료 행위도 신의료기술로 등제돼 있어야 한다. 신의료기술로 인정을 받지 않은 진료행위는 환자에게 보험수가 혹은 비급여수가를 받을 수 없기 때문이다. 2022년 3월 31일 현재 신의료기술로 허가를 받은 세포치료는 ▲근골격계 질환에서의 자가골수 줄기세포 치료술 ▲자가골수 줄기세포 치료술▲혈관외과 영역의 자가 골수 줄기세포 치료술 ▲심근경색및 허혈성 심질환에서의 자가골수 줄기세포 치료술 등이있다. 신의료기술로 등재받은 진료 항목이 적은 만큼 의과에서 세포치료 시술은 한계가 있다.

세포치료의 또다른 방법으로 국내에서 허가받은 세포치료제와 유전자치료제를 투약할 수 있다. 2020년 3월 31일 현재 국내에서 세포 및 유전자치료제로 허가받은 제품은 20여종에 이르고 있다. 그러나 세포치료제도 중추신경계와 항암 분야의 제품이 대부분을 차지하고 있을 정도로 제품이 다양하지 않으며, 1회 투약 비용이 1억원을 호가할 정도로 고가 제품이 대부분이다.

한국바이오의약품협회는 “세포유전자치료제 분야 시장은 아직 초기 단계이지만 미충족 의료 수요를 해결할 수 있는 잠재력을 가진 분야”라고 밝혔다. 의과의 세포치료는 앞으로의 발전 가능성은 크지만 각종 규제로 인해 임상 적용은 한계를 보이고 있다.

세포 채취부터 이식까지

2018년 농림축산식품부가 발표한 '동물용 세포치료제 안전성 평가 가이드라인'에 따르면 동물병원에서 수의사가 수술이나 처치과정에서 자가 또는 동종 세포를 조작하는 것이 가능하다. 세포의 조작은 배양까지 가능한 것으로 알려졌다. 동물용의약품 제조와 달리 수의사의 세포치료가 자유로워 줄기세포 채취·배양시설을 설치하는 동물병원이 늘어나고 있다. 수의사가 직접 채취부터 배양을 하면 임상적용 시간도 단축된다. 

동물병원에서 채취하는 세포는 성체줄기세포를 대부분 사용하고 있으며, 성체줄기세포 중에서도 뼈, 연골, 인대, 근육, 신경, 지방세포 등 여러 가지 조직으로 분화할 수 있는 중간엽줄기세포 이식을 많이 하고 있다. 이식 후 암을 유발할 가능성이 거의 없어 안전하게 사용할 수 있으며, 이식 후에는 각 장기의 특성에 맞게 분화할 수 있는 특성도 있어 다양한 임상에 적용도 가능하다.

세포의 채취는 혈액과 골수에서 취득한 세포를 주로 사용하고 있지만 최근에는 중성화수술 이후에 폐기되는 난소나 고환에서 채취한 줄기세포를 배양하는 동물병원도 있다.

VIP동물의료센터 김정환 연구소장은 “중성화 수술 후에 폐기되는 난소와 고환 유래의 성체줄기세포에서 골수보다 300배 이상 많은 지방조직 유래 줄기세포를 얻을 수 있다”라고 밝혔다.

중성화수술은 비교적 어린 연령대의 동물들에게 시술되는 만큼 건강한 세포 취득도 가능하다는 점에서 세포보관시장에도 영향을 줄 것으로 보인다.

세포치료는 자가이식보다 동종 세포 이식이 증가하는 추세에 있다. 반려동물을 위한 줄기세포은행이 늘어났으며, 자체적으로 헌혈 프로그램을 운영하는 동물병원이 증가하면서 가능해졌다. 자가이식은 전신마취 후 지방조직을 채취해서 배양 후 이식하기까지 2주 정도가 소요된다. 이미 질환을 가지고 있는 반려동물은 시술 전 검사 뿐만 아니라 세포 채취 후에도 품질검사를 진행해 안전성을 확인해야 한다.

반면 동종이식은 미리 배양해 두었다가 필요한 환자에게 바로 투약해 시술시간을 단축할 수 있다.

김정환 연구소장은 “보호자들에게는 자가줄기세포가 선호되나, 줄기세포 치료가 필요한 반려동물은 이미 질환을 앓고 있거나 고령인 경우가 많다”라며 “추후 세포품질검사를 진행해도 치료 설계 단계에서 환자의 상태를 꼼꼼히 판단하고, 데이터가 좋지 못한 환자는 1세 미만의 건강한 동종에서 채취한 타가줄기세포를 고려할 필요가 있다”라고 설명했다.

줄기세포 치료가 필요한 환자는 이미 질환을 앓고 있는 케이스가 많아 오히려 건강한 반려동물의 줄기세포를 투약하는 것이 치료의 효과를 높일 수 있다는 의미이다.

또한 줄기세포는 한번 채취하면 여러 차례 사용할 수 있지만 여러번 분화하면 세포 효용의 감소가 발생할 수 있다.

김 연구소장은 “많은 연구에서 Passage 5단계를 넘어가게되면 세포 효용의 감소가 발생하기 시작한다고 알려져 있다”며 “적정 단계의 세포를 주입하는 것이 좋다”라고 설명했다. VIP동물의료센터에서는 passage 3~4단계의 세포를 적용하고 있다.

환자 투약에서도 1회로 종료하는 것이 아니라 몇 회에 걸 쳐 반복적, 지속적인 투약을 해야 한다. 투약 회수와 양은 질환이나 환자에 따라 다르다.

임상 적응증 다양

동물병원에서 이뤄지는 세포치료는 슬개골탈구수술, 관절염치료, 간부전, 신부전, 신경계질환 등 많은 시술에서 이뤄지고 있다. 줄기세포만 전문으로 하는 동물병원도 개원하고 있을 정도로 활발한 시술이 이뤄지고 있다.

김정환 연구소장은 “저희는 만성, 난치성 질환, 근골격계, 신경계, 심장, 신장, 간장, 위장관, 내분비계, 면역성 질환, 고양이 질환(구내염/천식) 등의 진료에 세포치료를 적용하고 있다”라며 “최근에는 분비효과(Paracrine effect)를 통해 케모카인, 사이토킨 등의 분비를 촉진해 손상된 장기 및 조직 주위의 미세환경을 개선시켜서 스스로 치유하도록 돕는 치료가 시행되고 있다”라고 밝혔다.

난치성 질환 뿐만 아니라 손상된 장기나 조직을 찾아 스스로 치유하도록 돕는 시술도 이뤄지고 있을 정도로 다방면에서 세포치료가 이뤄지고 있다. 그러나 대부분의 동물병원은 한정된 임상에만 세포 치료를 적용하고 있다.

서울의 A동물병원은 “저희는 일부 난치성피부질환이나 구내염 등 만성 염증 컨트롤에 한정된 시술로 줄기세포를 적용 하고 있다”라며 “다양한 시술에 적용을 해 봤지만 가장 확실한 임상 효과를 얻은 분야에만 줄기세포 치료를 적용하고 있다”라고 밝혔다. 모든 임상에 세포 치료를 적용하기 보다는 치료 효과가 좋은 임상에만 부분적으로 적용하고 있다는 것이다.

반면 B동물병원에서는 급성 후천성 망막변성증(Sudden Acquired Retinal Degeneration), 만성 기관지, 슬개골 탈구 등 다양한 강아지 치료에 줄기세포를 적용하고 있었다.

고양이의 구내염과 망막 신부전도 세포 치료가 활발하다.

동물병원마다 줄기세포에 대한 적응증에 차이가 있는 것은 장기적인 임상데이터가 없기 때문이란 지적이다. 동물병원에서 수의사들이 자가줄기세포 치료가 가능해진 기간이 얼마되지 않은 만큼 10년이상의 임상 데이터를 확보하고 있는 곳이 드물다. 또한 질환이나 부위, 환자에 따라 어느 정도의 세포를 얼만큼 투약해야 하는지 등에 대한 규정도 아직 나와 있지 않다.

경기도의 K임상수의사는 “아직까지 직접 세포를 배양해서 환자에게 투약하는 임상수의사는 매우 드물다”라며 “투약방법이나 시기, 적응증 등 어느 것 하나도 제대로 나와 있지 않은 상황에서 시술하기는 어렵다”라고 주장했다.

병원마다 효과 차이

병원마다 다른 시술 결과는 줄기세포 시장에 부정적인 영향을 끼칠 가능성이 높다.

김정환 연구소장은 “배양과정에서 감염으로부터 완벽하게 보호하지 못했거나 선별 과정에서 탈락한 세포를 제대로 걸러내지 못하는 등 다양한 문제로 줄기세포 시술에 영향을 줄 수 있다”라고 밝혔다.

특히 세포 배양 과정에서 문제가 생기는 경우가 많은 것으로 알려졌다. 동일한 세포를 채취해도 배양 배지의 조성, 배양온도, 세포접종밀도, 계대횟수, 배양용기 표면의 성질등에 따라 모두 다른 물리적, 화학적, 면역학적, 생물학적 특성을 가진 세포치료제가 제조될 수 있기 때문이다. 동일한 세포를 채취해도 동물의 종마다 다른 임상 결과를 보일가능성도 배제할 수 없다.

살아있는 조직에서 분리된 세포를 배양하기 위해서는 제어된 조건에서 배양체가 필요로 하는 영양분이 적절히 공급돼야 하는데 그 과정도 쉽지 않다.

한국분석시험연구원은 “세포를 배양하는 기본 배지에는 각종 amino acid, vitamin, 지질, 당질, 핵산염기, 무기염, mineral 등 저분자량의 성분들이 포함된다”며 “기본배지만으로 증식하는 세포 수가 많지 않아 현재는 여러 종류의 세포증식이나 생리기능 발현에 적합한 기본배지가 개발돼 있다”라고 밝혔다. 시판되고 있는 대부분의 배지는 액체 배지나 분말 배지를 녹여 이용하는 경우가 많은 것으로 알려졌다.

동물 세포 배양시에는 세균이나 진균, 효모 등에 의해 오염되지 않도록 무균 상태를 유지하는 것이 중요하다. 한국시험연구원은 “세포의 오염을 방지하기 위해 항생제를 사용할 수 있지만 세포주에 영향을 줄 수 있으므로 신중히 사용하여야 하며, 사용하기 전 세포 독성을 나타내는 농도를 확인하는 것이 좋다”라고 설명했다.

최근에는 혈청을 사용하는 배양법 대신 무혈청 배지에 의한 세포배양법도 개발되고 있을 정도로 다양한 제품들이 나오고 있다. 배지의 보존도 유리병이냐 플라스틱 용기냐에 따라 세포의 형태가 달라질 수 있다.

한국시험연구원은 “세포성장인자 등을 첨가한 무혈청 배지는 유리병 등에 보존하면 미량의 단백질성 생리 활성물질이 용기 내벽에 흡착해서 생물활성을 잃어버릴 수 있다”라며 “유리병보다는 흡착이 어려운 플라스틱 용기 등을 사용하는 것이 바람직하다”라고 밝혔다.

수의사들의 세포 치료는 의과에 비해 적용 범위가 넓다.

그러나 세포를 배양하는 과정에서 여러 문제에 노출될 수있는 만큼 배양 기술을 터득한 이후에 줄기세포 치료를 도입하는 것이 좋다는 것이 전문가들의 의견이다.

동물병원에 줄기세포 치료가 도입된 시기가 얼마되지 않았음에도 불구하고 임상 적용 범위는 큰 폭으로 확대됐다.

최근에는 손상이 있는 부위를 세포가 찾아가 잔류하며 치유를 돕는 임상 시술도 이뤄지고 있다. 단기간에 빠른 속도로 발전을 이루고 있는 만큼 몇 년 내에 동물병원의 줄기세포 치료가 활성화 될 것으로 보인다.

안혜숙기자 ivetclinic@naver.com