국내최초 『자가 제대혈줄기세포』로 뇌성마비 치료 성공! > 화재/동정

국내최초 『자가 제대혈줄기세포』로 뇌성마비 치료 성공!

분당차병원 재활의학과 김민영 교수팀

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줄기세포 연구의 세계적인 선두주자 CHA 의과학대학교 분당차병원 재활의학과 김민영 교수팀은 지난 2009년 9월 국내 최초로 뇌성마비 환자 2명을 대상으로 차병원 제대혈은행 아이코드에 보관해둔 자가 제대혈 줄기세포를 이식해 뇌성마비를 치료하는 시술을 성공했으며, 시술한 환자의 경과를 7개월 이상 추적관찰한 결과 혼자 일어서기, 걷기 등 놀라운 효과를 보였다고 밝혔다.

분당차병원 재활의학과 김민영 교수팀은 제대혈 줄기세포를 이식하는 것과 동시에 줄기세포의 효과를 높일 수 있는 적혈구 생성인자를 함께 주입해 치료효과를 한층 높였다. 이 치료 성과는 이미 지난 11월 대한재활의학회에서 발표해 주목을 받은 바 있다.

이번 치료결과는 그동안 백혈병, 소아암 등 혈액암 관련 난치병을 치료하는데 쓰였던 제대혈 줄기세포가 뇌성마비 등의 뇌/심혈관계 질환까지 범위가 확대됐다는 평가를 받고 있다.

또한 뇌MRI에서 백질신경섬유의 양이 뚜렷하게 증가한 것이 관찰됐으며, 이는 뇌성마비 발생의 흔한 원인이라고 할 수 있는 백질연화증의 근본적 치료방법이라는 것을 밝혔다는 점에서 매우 큰 의의를 가진다.

분당차병원 재활의학과 김민영 교수는 “뇌성마비의 근본적인 치료방법으로서 국내는 물론 아직까지 세계적으로도 결과가 보고되지 않은 일이므로, 세계적인 뇌성마비 치료의 선두주자가 될 수 있을 것으로 기대된다”면서 “뇌에서 나타나는 줄기세포 치료효과의 기전을 파악함으로써 발달 중인 뇌의 손상회복을 도울 수 있는 치료법 개발에 큰 도움을 줄 것으로 전망된다”고 밝혔다.

이번 치료결과에 대한 논문은 금년 상반기 중으로 SCI 등급의 학회지에 보고될 예정이다.

혼자서 앉지 못하고 네발기기 못하던 환자가 네발 기기, 잡고 걷기, 혼자 일어서기 등 가능
분당차병원 재활의학과 김민영 교수팀은 지난 9월, 뇌성마비 환자 2명을 대상으로 보관해둔 제대혈 줄기세포를 이식해 뇌성마비를 치료하는 시술을 성공적으로 진행했다.

37주에 3.09kg으로 출생한 남아(시술 당시 연령: 8개월)는 신생아 황달과 뇌실 주변 백질연화증으로 생후 5개월째부터 재활치료를 받아온 뇌성마비 환자로, 지속적인 통원 치료는 물론 한달 동안 입원치료를 했음에도 불구하고 큰 호전이 없었다. 입원 당시 환자는 눕기와 뒤집기 능력은 GMFM(Gross motor function measure: 소아의 대동작 운동능력을 알아보는 표준화된 평가도구로 각각의 최대기능은 100%를 만점으로 본다) A가 100% 만점의 96%로 측정되어 괜찮은 편이었으나, 혼자서 앉지 못하고, 네발기기 자세나 배밀이 등은 전혀 하지 못해 GMFM B(앉기 점수) 22%, C(기기 점수) 0%로 평가됐다.

김민영 교수팀은 냉동 보관했던 자가 제대혈을 전체 유핵세포(total nucleated cell)수 2.6*108개(CD34 양성 세포수 2.5*106개)를 정맥 내에 이식했다. 이 효과를 높이기 위한 적혈구 생성인자(Epo)를 주 2회 250IU/Kg로 총 12회 피하주사했으며 동시에 1개월 정도 입원 하에 집중적인 재활치료를 시행했다. 이후 외래 치료를 하며 추적관찰했다.

시술 후 1개월째에 배밀이가 시작됐으며, 이후로 2주 시점에서 쉽게 배로 기게 되었다. 시술 전에는 한 손으로 육면체 잡기가 불가능하고, 오른손으로 사물을 가지고 노는 경향이 강했으나 시술 이후 3개월째에 한 손으로 물건 2개를 잡고 놀 수 있게 되고, 양손으로 사물을 가지고 놀 수 있게 됐다. 또한 시술 전에는 불가능했던 누웠다가 스스로 앉은 자세 취하는 것이 3개월 반 만에 가능해졌고, 5개월째부터 무릎으로 기기를 하면서 잡고 서는 모습이 관찰됐다.

GMFM B(앉기)와 C(기기), D(서기)의 점수변화 정도에 대해서도 똑같은 나이의 비슷한 뇌 MRI 소견과 같은 조건의 재활치료를 받은 3명의 대조군 뇌성마비아들과 비교해 3개월째에 큰 차이를 보였다.

특히 7개월 후 MRI를 사용한 확장텐서영상(diffusion tensor image: DTI) 결과에서도 줄기세포 시술 이전의 사진과 비교했을 때 신경섬유가 많이 발생한 것을 알 수 있었다. 이를 정확히 수치화하기 위해 백질 내 신경섬유의 밀도를 나타내는 분할비등방도(FA value)를 이 환자와 대조 환자에 대해서 비교한 결과, 여러 곳에서 분할비등방도(FA value)가 상승한 결과가 나타났다.

앉는 자세 만들어줘도 유지못하던 환자, 이식 이후 소파에 기어 오르기, 앞으로 기기 가능해져
또 다른 환자의 경우 제태연령 33주 2일에 1.3kg으로 출생했으며 영아기 연축(infantile spasm)과 뇌실 주변 백질연화증으로 생후 5개월째부터 지속적으로 재활치료를 받아온 뇌성마비 남아(32개월)다. 교정연령 30개월에 입원했으며 당시 식이량이 부족해서 나이에 비해 8.6kg의 저체중이었다. 앉는 자세를 만들어 줘도 유지할 수 없었고, 몸통에서의 근긴장도 저하로 인해 엎드린 자세에서 30도 정도만 머리를 드는 상태에서 3초 이상 유지하지 못할 뿐 아니라 몸통 아래의 팔을 스스로 빼낼 수도 없었다. 또한 옆으로 돌아눕기도 어려웠고, 손 사용은 전반적으로 둔해 혼자서 육면체를 잡지 못했다. GMFM평가에서 소항목 A(눕기와 뒤집기)에서 37.3%, B(앉기) 11.7%, C(기기)이 0%점으로 측정됐다.

자가 제대혈 줄기세포를 해동하는 즉시 총유핵세포수 1.9*108개(CD34+ 세포수 4.75*108개)정맥내 주입으로 이식했고, 적혈구 생성인자는 주2회 250IU/kg으로 총 12회 주입했으며, 동시에 집중적인 재활치료를 시행했다.

이식 후 2주 이내부터 엎드린 상태에서 몸통아래의 팔을 스스로 빼내는 동작이 발생했다. 1달째에는 손에 쥐어주는 장난감을 받아들이고 입으로 가져가는 동작이 가능해졌고, 이전에 완전히 불가능했던 옆으로 구르기 동작이 불완전하나마 발생하기 시작했다. 발목보조기를 착용한 상태에서 서는 연습이 가능해질 정도로 하지 근위부 근력이 향상됐다.

1.5개월 시점에서는 머리를 30초 이상 45도 각도 이상으로 유지할 수 있게 됐다. 또한 치료에 대한 집중시간이 두 배 이상 증가하고, 장난감 뿐 아니라 수저를 손에 쥐는 모습이 나타났다. 시술 2개월 후 퇴원시에는 GMFM A(눕기와 뒤집기) 57%, B(앉기) 20%, C 2%로 호전됐다.

3개월째는 앉은 자세를 안정적으로 유지하게 됐고, 4개월째에는 머리를 충분히 가누지 못한 상태이기는 하지만 배를 밀고 기면서 방향을 바꾸는 동작이 가능했고, 전에는 어깨의 경직으로 불가능했던 만세 동작이 나타났다. 5개월째부터는 엄마 몸이나 소파에 기대고 서 있기가 가능해 졌고, 정상패턴은 아니지만 스스로 바닥에서 소파위로 기어오르는 모습이 관찰됐다. 6개월이 지나고서는 팔꿈치를 받치고 머리를 들고서 배를 밀며 기는 동작이 가능해졌고, 등받이 없는 의자에 2분 이내로 앉을 수 있게 되었다. 9개월째부터는 앉아있을 때 손을 잡아주면 일어설 수 있게 되었다. 사지의 경직도 보톡스 주사 없이 이전에 매우 심하던 것이 부드러워졌다. 이식 이후에는 경련도 전혀 발생하지 않았다.

이러한 경과는 심한 사지 경직성 뇌성마비에서 쉽게 나타날 수 있는 경과라고 볼 수 없는 것이다. 비슷한 조건의 다른 뇌성마비환자들에서 이 정도의 기간에 고개 가누는 것이 조금 더 좋아지거나 장난감에 관심이 조금 더 생기는 정도의 발전만을 보이는 것과는 확연하게 다른 변화가 꾸준히 발생하는 것을 알 수 있다.

올해 안으로 동종 타가 제대혈 줄기세포와 적혈구 생성인자 복합치료 시행한 연구도 진행할 계획
분당차병원 재활의학과 김민영 교수는 3월부터 뇌성마비환자를 대상으로 자가 제대혈 줄기세포 이식술 이외에도 제대혈을 보관해두지 않았던 환자를 위해 타가 제대혈 줄기세포와 적혈구 생성인자 복합치료를 시행한 연구도 함께 시작했다. 총 20명을 대상으로 할 예정이며, 연구대상자는 뇌성마비 진단이 가능한 어린 소아들(되도록 만 2세 미만)로 유전자검사를 시행한 후 HLA 매칭이 잘 되는 차병원 공여 제대혈이 보관되어 있는 경우로, 재활치료를 적극적으로 시행할 수 있는 환자들이다.

제대혈 줄기세포 치료범위 확대, 향후 발달 중인 뇌의 손상회복 치료법 개발에 중요한 발판 마련
이번 치료성과는 국내 최초로 제대혈 줄기세포이식을 성공했다는 점 이외에도 제대혈 줄기세포의 치료범위가 기존에 많이 알려져 있었던 백혈병, 소아암 등의 혈액암 뿐 아니라 뇌성마비 등의 뇌/신경계 질환까지 확대됐다는 평가를 받고 있다.

또한 뇌MRI에서 백질 신경섬유의 양이 뚜렷하게 증가한 것이 관찰됐으며, 이는 뇌성마비의 흔한 원인이라고 할 수 있는 백질연화증의 근본적 치료방법이라는 것을 밝혔다는 점에서 매우 큰 의의를 가진다.

이것은 아직까지 뇌성마비의 근본적인 치료방법으로서 국내는 물론 세계적으로도 결과가 보고되지 않은 일이므로 세계적인 뇌성마비 치료의 선두주자가 될 수 있을 것으로 기대된다.

향후 뇌에서 나타나는 줄기세포 치료효과 기전을 파악함으로써 발달 중인 뇌의 손상회복을 도울 수 있는 치료법 개발에 큰 도움을 줄 것으로 전망된다.