[질병치료의 신세계 줄기세포(15)] 스포츠의학 전문의 논문으로 살펴보는 무릎 관절염 줄기세포 치료(하)

무릎 관절은 복잡한 기능과 구조를 가지고 있어 재생이 쉽지 않다. 기존에는 무릎 관절을 치료하기 위해 스테로이드, 히알루론산, 소염제 등을 관절에 주입해 증상을 치료했지만 결국 관절의 기능을 대체할 수는 없었다.

무릎 관절 질환은 심해지면 걷는 것조차 어렵게 만든다. 이렇게 되면 마지막으로 선택할 수 있는 방법은 관전 전치환술이다. 그러나 관절 전치환술에는 여러가지 문제점이 있다는 것은 이미 지난 연재에서 설명한 바 있다.

줄기세포는 다른 치료와 병용해도 안전하고 효과적인 복합적 치료 방법이다. 관절뿐 아니라 반월판, 십자인대, 활막, 측부인대, 근육, 힘줄 등 다양한 손상 부위도 회복할 수 있고 줄기세포의 효능을 볼 때 수술도 함께 한다면 수술 효과도 크게 향상시킬 수 있다.

그동안 경험한 피부나 손가락 창상의 치유 과정에서 줄기세포의 효능을 볼 때 줄기세포 치료와 수술을 병행한다면 수술의 효과도 최소 몇 배는 값지게 해 줄 것이라는 것은 당연하다.
펑쉬웨이(Pengxu Wei) 등은 'Int. J. Mol. Sci.'에 무릎 골 관절염에서 관절내 중간엽줄기세포 주사: 기전과 임상 증거(Intra-Articular Mesenchymal Stem Cell Injection for Knee Osteoarthritis: Mechanisms and Clinical Evidence)라는 논문을 게재했다.

연구자들은 2022년 8월까지 수행된 다양한 연구들을 종합적으로 검토해 줄기세포 치료의 다양한 시도와 방법을 폭넓게 소개했다. 이번 논문은 단일팀의 줄기세포 수술에 대한 결과가 아니라 여러 의료팀의 줄기세포 주사 용량과 비교군에 대한 데이터를 제공해 시술을 준비하는 의료진에게도 유용한 정보를 제공한다.

또한 여러 연구에서 공통적으로 주장하는 기전과 증거를 종합해 의사들의 평균적인 기전을 살펴볼 수 있는 기회를 제공한다. 따라서 이번 논문은 줄기세포 시술을 받을 예정인 환자나 시술을 수행하는 의사들에게 도움이 될 것으로 판단된다. 이 논문은 저작권자에 따라서 공개·배포가 가능하다.

무릎관절 마찰면의 구조를 층층히 분해해보면 관절면은 초자연골(hyaline cartilage)이라는 연골로 이루어져 있다. 모든 연골은 다당류(polysaccharide)인 프로테오글리칸(preteoglycan), 섬유형단백질(fibrous protein; collagen, elastin, fibrin), 간질 체액(iterstitial fluid)으로 구성된다.

무릎 관절면에는 프로테오글리칸 중 애그린칸(aggrecan)이 많고 건조 중량의 25%를 차지한다. 사이사이에는 연골 세포가 있다. 연골세포는 건조 중량의 2~3% 정도밖에 차지하지 않는다.
콜라젠(주로 type 2)은 건조 중량의 60%를 차지한다. 콜라젠은 마찰면과 평행하게 층층이 배열되어 있어 스판 직물과 같이 탄성체처럼 움직일 수 있다. 이는 수직 압력을 수평 방향으로 분산시키는 역할을 해 큰 무게를 버틸 수 있게 한다.

최외측에 스플렌덴이라는 얇은 층이 있다. 스플레덴은 마치 매끈하고 섬유로 강화된 여러겹의 유리처럼 존재해 미끄럽게 만드는 역할을 한다. 스플레덴의 두께는 0.08㎜다. 나이가 들면 두께는 0.01㎜까지 얇아진다. 이 층이 소실되면 급격한 관절염이 진행된다.

관절액은 루브리신(lubricin)이라는 점액이 있어 윤활작용을 한다. 그러나 초자연골 박막 층이 손상되면 윤활작용도 크게 저하된다. 이러한 조직학적 분석을 통해 연골을 재생하고자 할 때 어떤 물질이 어떤 측면에서 어떤 기능을 하는지 보다 명확하게 파악할 수 있다. 또한 관절의 복잡한 기능과 구조로 인해 재생이 쉽지 않다는 점을 알 수 있다.

스테로이드 주사, 소염제 등으로는 관절의 기능을 대체할 수 없다. 관절 전치환술은 현재로서 최선의 방법이지만 역시 여러가지 문제점을 내포하고 있다.

줄기세포는 이러한 질환의 진행을 조금이라도 지연시킬 수 있는 가장 쉽고 효과적인 치료 방법이다. 무통에 가까운 주사요법으로 가장 쉬운 방식의 치료법인데다 연골의 복잡한 미세 구조를 그대로 재현해내는 놀라운 결과를 보여준다.

의사들에게 가장 많이 받는 질문 중 하나는 "몇 개의 세포를 주입해야 하는가"에 대한 것이다. 세포의 개수를 마치 공식처럼 확정하기 위해서는 세포의 크기가 균일해야 한다. 크기가 균일하다는 것은 세포가 배양되었다는 의미로 대부분이 변신 가능한 줄기세포라는 것을 나타낸다. 그래서 필자의 경우 최종 원심분리 농축 후 세포만의 양을 보면 몇 개인지 세포 수를 파악할 수 있다. 물론 유사한 배양 과정을 거쳤을 때 가능하다.

그동안의 경험이나 다수의 연구 결과를 보면 세포의 크기가 클수록 조직 재생에서 다른 형태로 변신하는 '줄기세포능(stemness)'이 크다고 판단된다. 따라서 세포의 수 보다는 세포의 무게가 더 중요할 수 있다. 그러나 현재까지 발표된 대부분의 논문들은 세포의 수를 중심으로 연구하고 있어 한계가 있지만 적용은 가능하다.

혈액과 골수에서 바로 분리한 세포들은 8~12μm 정도다. 지방에서 막 분리된 SVF(stromal vascular fraction)는 12~15μm, 활액이나 조직으로부터 유래한 세포는 15~20μm다. 배양을 통해 부착한 세포는 25~35μm 정도로 생각하면 개수와 부피의 관계를 알 수 있다. 세포의 비중은 1.03~1.04g/ml 범위에 있어 무게와 개수와의 관계도 추정이 가능하다.

다음 표들은 이번 논문에서 실제 임상을 했던 다른 의료팀의 연구 결과를 요약해 다시 정리한 것이다. 의료 전문 용어의 번역이 오해의 소지가 있을 수 있으므로 원문을 그대로 사용해 정리했다.



표를 살펴보면 몇 가지 특징을 알 수 있다. 체외 세포 배양을 한 경우가 절반 이상인데 자료가 제공되지 않은 경우도 많다. 자신의 세포가 아닌 동종세포(allogenic cells)를 사용한 경우에는 따로 명시하지 않는 경우가 대부분으로 배양은 필수적으로 이루어졌다고 추정할 수 있다.

무릎 관절에 주사를 하면서 동시에 정맥 치료도 병행한 사례가 있다. 이는 정맥 주사를 통해 혈류를 따라 무릎 관절의 기능적 부위에 세포가 도달할 가능성을 예상한 것으로 보인다. 비교군에서는 식염수나 히알루론산을 넣은 경우가 있는데 이런 경우가 임상의들로서는 추측이 수월할 것이라고 보여진다.

문제는 사용한 세포의 개수다. 한쪽 무릎에 가장 적게 사용한 경우가 200만~600만 개 정도로 한 번 주입한 경우도 있고 여러 번 주입한 경우도 있다.

보통은 수천만 개를 주사했고 억 단위의 세포를 주사하기도 했다. 그러나 경험상 억 단위의 세포가 배양된 경우 주사가 불가능할 정도라서 배양한 세포는 아니고 골수나 혈액에서 바로 분리한 세포로 추정된다.

논문에서는 세포의 수가 적은 것이 효과가 떨어지는가에 대한 질문에 통계적으로 보면 항상 그렇지 않다는 결론을 내린다. 일부 사례에서는 통계적 의의가 보고됐으나 대부분의 경우에는 세포의 수가 많은 경우가 적은 경우보다는 효과가 좋았다.



여기서 세포의 적다고 표현했지만 사실 200만~1000만개 사이로 적은 수는 아니다. 배양된 세포의 경우 수가 적더라도 골수나 혈액에서 바로 분리한 세포에 비해 위력은 몇 배 이상에 달할 것이다.

논문은 읽는 사람이나 쓰는 사람에 따라 다르게 해석될 수 있다. 특히 이런 의학 논문에서는 모든 변수가 드러나지 않고 저자의 의도도 파악하기 어렵기 때문에 신중하게 읽어야 한다. 다만 자신의 가설이나 이론이 입증되기를 바라는 쪽만 읽으면 안되고 최대한 자신이 틀렸다고 가정하는 것이 경험상 더 많은 결실이 있는 것 같다.

줄기세포 치료를 거부하는 의료진들의 이유 중 하나는 비용이나 노력 대비 효과가 적다는 것이다. 그러나 이는 오해다. 실제로는 적은 양의 활액 만으로도 무한한 증식 배양이 가능하다. 그 과정에서 소모되는 자원은 비교적 적고 기술 난이도도 높지 않다. 만약 배양이 위험하다고 말한다면 정상 의료인이 아니라는 의미다

또한 일부 의료진들은 골수, 지방 등을 추출해 분리하고, 농축하는 수술 과정이 힘들다고 한다. 하지만 여기에는 줄기세포 치료의 핵심인 세포 체외 배양이 빠져 있는 핑계일 뿐이다.

환자의 평상시 불편함에 비하면 골수나 지방을 뽑는다거나 수백㏄ 혈액을 추출하는 것은 큰 부담이 아니다. 그러나 의료진들은 자신이 선호하는 방법이 있어 환자들과의 대화가 잘 되지 않는다. 의사인 필자도 소통이 원활하지 않아 거의 자가시술을 해야하는 상황에 처하기도 한다.

이제는 기술력의 부족을 비용이나 효과의 문제로 돌리지 말고 상황에 따라 적절한 기술을 고려해 줄 수 있는 의료진이 늘어났으면 좋겠다. 물론 새로운 기술을 습득하려는 의지는 필수적이다.



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