[질병치료의 신세계 줄기세포(14)] 스포츠의학 전문의 논문으로 살펴보는 무릎 관절염 줄기세포 치료(상)

무릎 관절염은 인간의 수명이 늘어나면서 발생하는 흔한 질환이다. 무릎 관절염으로 인해 많은 사람들이 삶의 질 저하를 겪고 있어 수반되는 고통과 사회적 비용이 크다는 것은 이미 잘 알려져 있다.

많은 의사들이 무릎 관절염 치료를 시도하고 있지만 정형외과를 전공하고 관절경이나 관절 치환 수술(TKR)을 할 수 있는 무릎 전문의들의 견해가 특히 중요하다. 따라서 필자의 주관적 의견보다는 세계적으로 가장 권위 있는 학술지에 실린 논문들을 바탕으로 객관적 의견을 소개하고자 한다.

스포츠 의학 전문의 줄리앙 프라이탁(Julien Freitag) 등은 재생의학(Regenerative medicine) 17편 6번에서 '무릎 골관절염에서 중간엽 줄기세포 치료의 실세계 증거: 2년 동안 분석한 대규모 전향적 연구'라는 논문을 발표했다.

이 논문은 4기 중증 환자 207명을 포함한 2~4기 무릎 골관절염을 겪고 있는 329명의 환자에게 줄기세포 치료를 시행하고, 이 중 관절 치환술 등 다른 치료를 받지 않은 297명을 24개월 이상 추적 관찰한 결과를 통계적으로 분석한 연구다.
무릎 골관절염은 진행성·퇴행성 질환으로 전 세계적으로 장애의 주요 원인이다. 이로 인한 업무 관련 비효율과 비용은 전 세계 GDP의 최대 0.5%, 선진국 GDP의 최대 2.5%를 차지하고 있다. 45세 이상 남성의 최대 10%와 여성의 18%가 무릎 골관절염 증상이 있으며 삶의 질이 저하된 상태로 평균 30년 정도를 지낸다.

의료 비용은 미국에서 연간 270억 달러 이상으로 추산되며 총 경제적 비용은 1000억 달러에 달한다. 인구 고령화로 인해 전 세계적으로 사회·경제적 영향이 증가하면서 무릎의 질환은 상당한 의료 부담으로 남을 것으로 예상된다고 한다.

무릎 관절염의 치료는 다양한 방법이 있지만 모두 효과가 제한적이다.

비스테로이드 소염 진통제는 무릎 골관절염에 흔히 사용되는 약물이지만 효과가 제한적이고 부작용이 높다는 문제가 있다. 스테로이드는 3~4주 정도 효과가 있지만 장기간 사용하면 부작용이 심해진다.

히알루론산은 5~13주 정도 체중 부하를 감소시키는 효과가 있지만 6개월 이후에는 효과가 없다는 연구 결과가 있다.


논문에 따르면 최근 혈소판 농축액이나 변종 주사와 같은 다른 주사 시술들이 점점 증가하고 있지만 아직은 논쟁의 여지가 많다. 결론적으로는 주사 시술은 골 관절염에 대한 치료 시술이라고는 할 수 없으며 장기간의 증상 완화를 기대하기 어렵다.

보수적 치료가 실패한 경우에는 관절 전치환술 외에는 선택지가 없다. 미국에서는 매년 70만 건 이상의 슬관절 전치환술이 시행되고 있으며 인구 고령화로 인해 2005년~2030년 사이 600% 급증할 것으로 예상된다고 한다.

특히 우려되는 부분은 65세 미만 환자에서 시행되는 관절 전치환술의 비율이 증가하고 있다는 점이다. 이 경우 재수술이 필요한 가능성은 2.5배 더 높아지고 위험과 실패율이 훨씬 더 높다.

말기 무릎 골관절염에서는 관절 전치환술이 적합한 치료법으로 인정받고 있지만 환자의 최대 20%가 수술 후 12개월이 지나도 지속적인 기능 저하 또는 통증을 겪는다. 수술 후 3~4년이 지나면 최대 30% 환자가 결과에 만족하지 못한다고 한다. 또한 전체 수술의 2%에서 심근경색, 뇌졸중, 감염, 사망 등의 심각한 수술 관련 합병증이 발생한다고 보고됐다.

병태생리학과 관련해 무릎의 미세 구조에 대한 기계적 또는 생물학적 손상으로 인해 재생 기전에 문제가 발생한다. 노화는 이러한 불균형을 더욱 악화시킨다.

노화로 인해 증가된 반응성 산소 종(ROS)의 방출은 IL-1 및 TNFα와 같은 염증성 사이토카인의 증가와 연골 세포 노화를 유발하며, MMP-13과 같은 매트릭스 메탈로프로테이나제 및 세포외 매트릭스 분해로 인해 단백동화 성장 인자에 대한 반응이 감소한다. 이는 관절 공간 손실을 수반하는 연골 변성과 활막염, 골극 발달 및 경화증, 낭종 형성을 동반한 연골하골 기형과 같은 비정상적인 구조를 만들어 낸다.

중요한 것은 총 1000명 이상의 참가자를 분석한 결과 자가 또는 동종 배양 세포를 혈관으로 투입했을 때 심각한 부작용이 없었다는 점이다. 관절내 투입된 배양 세포에 대한 8개 임상 시험(평균 21개월 추적 및 844개 절차 평가)의 체계적 검토에서 감염, 암 또는 사망과 같은 심각한 부작용과는 연관성이 없는 것으로 나타났다.

그러나 논문의 치료 방식에 대해서는 의아한 부분이 있다. 치료에 불리한 쪽으로 실수를 한 것으로 보인다.


먼저 모든 환자에서 지방흡입으로 지방조직(20~100㎖)을 얻고 효소처리해 초기 세포를 얻었다. 저자들의 말에 따르면 이 세포들은 3%만 중간엽 줄기세포(ADMSC)이지만 골수보다 2500배가 많다고 한다.

이 세포들을 배양해 전체를 중간엽 줄기세포로 바꾸었고 1억개의 세포를 만들었으며 4계대(P4)를 넘지 않았다고 했다. 이 시점에서 대상 환자 전원은 5000만 개의 세포를 문제되는 무릎 관절에 주입하고 6개월 후 나머지 5000만 개를 다시 주입했다.

여기서 문제가 되는 부분은 줄기세포를 다시 주입할 때 얼려 두었던 세포를 주입했다는 것이다. 저자는 이 때의 생존도는 90%이상이라고 했지만 필자의 경험이나 최근의 연구들을 보면 해동 직후 생존도는 군집 형성능(CFU-F test)상 10%도 되지 않는다. 그러나 핵 염색법으로 평가하면 생존도는 90% 이상으로 나온다. 따라서 6개월 후 주입한 세포는 대부분 죽은 세포일 가능성이 높다.

그러나 세포를 해동한 후 옮길 때 자가 혈청 파괴액이나 자가 혈청을 사용한 것은 현명한 선택이었다. 보통은 해동 후 옮길 때 대부분의 세포가 빈사 상태에 이른다. 자가 혈청이라면 세포의 회복을 도울 수 있다.

논문 결과에 따르면 총 329명의 참가자 중 관절 전치환술이나 다른 치료를 받은 32명을 제외하면 2년간 추적한 결과 참가자 중 70.5%가 통계적으로 유의미한 개선 효과를 보았다. 특히 4기의 심한 환자에서도 완전히 회복한 경우가 있었다.

줄기세포 치료는 무릎 관절염 환자들에게 관절 전치환술 외에 다른 선택지를 제공할 수 있는 치료법이다. 비록 모든 환자가 성공하는 것은 아니고 증상이 더 나빠진 환자도 있지만 관절 전치환술 외에 다른 방법이 없다면 비율이 작더라도 기대해볼만 하다.

이제 많은 논문들이 객관적으로 줄기세포 치료의 효과를 입증하고 있다. 줄기세포 치료에 대해 환자들이 "정말로 효과가 있을까요? 관절치환술이 유일한 방법이라고 하는 의사들도 있는데 줄기세포 주사로 괜찮을까요?" 등의 의문을 가지지 않았으면 좋겠다.

물론 '과도한 상업적 의도'로 인한 문제는 어떤 치료에서도 발생할 수 있으므로 자신에게 적합한 치료를 선택할 때 줄기세포 치료에 대한 판단은 객관적인 근거와 개인의 상황을 고려해야 할 것이다.



이희영 대한줄기세포치료학회 이사장은 1991년 성형외과 전문의로 의료계에 발을 내디딘 후 지방 성형을 자주 접하면서 당시에는 흔하지 않던 대량 지방이식을 시작했다. 특히 전문의로서 지방조직을 연구하던 중 의대에서 배운 것과는 다소 다른 지방이식에 관한 시각을 갖게 되었다고 한다. 줄기세포치료의 발전과 보급을 위해 2007년 대한줄기세포치료학회를 설립, 동료 의사들과 함께 활발한 학술활동을 펼치고 있다.


이희영 대한줄기세포치료학회 이사장