연세소식

[사진. 송기원 생화학과 교수]

 

생화학과 송기원 교수와 부산대학교 김규천 교수 공동 연구팀은 저온 플라즈마와 줄기세포를 병합한 치료가 상처 치유에 미치는 효과를 규명했다. 연구팀은 중간엽 줄기세포와 무오존 저온 플라즈마를 함께 적용했을 때 상처 회복 속도와 치료 효과가 향상되는 것을 확인했다.

 

상처 치유는 줄기세포의 분화 과정과 밀접하게 연관돼 있다. 저온 플라즈마(cold plasma)는 줄기세포의 증식을 촉진하고 직접적인 자극을 통해 줄기세포의 특성을 유지하는 것으로 알려져 있다. 그러나 아직 저온 플라즈마의 정확한 작용 메커니즘은 밝혀지지 않았으며, 실험용 쥐를 이용해 줄기세포와 저온 플라즈마의 병합 효과를 분석한 연구는 제한적이었다.

 

연구팀은 상처가 있는 생쥐 모델에 중간엽 줄기세포(mouse mesenchymal stem cell, mMSCs)를 이식한 뒤, 오존이 발생하지 않는 저온 플라즈마(no-ozone cold plasma, NCP)를 적용했다. 이를 통해 NCP와 mMSCs의 병합 치료가 상처 치유를 촉진하고 성장 인자를 활성화하는 효과를 확인했다.

 

저온 플라즈마는 이온화된 가스 입자로 구성되며 의료 분야에서 다양한 치료 기술로 활용되고 있다. 특히 활성산소(ROS), 활성질소(RNS), 일산화질소(NO)를 생성하면서도 낮은 온도에서 작동해 세포 재생과 분화 과정에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.

 

피부는 표피, 진피, 피하조직으로 나뉘며 인체에서 중요한 기관 중 하나다. 상처 치유는 크게 지혈, 염증, 증식, 재형성의 네 단계로 진행된다. 이번 연구는 이 가운데 염증 단계와 증식 단계에서의 치유 과정에 주목했다.

 

연구팀은 오존 발생을 최소화한 저온 플라즈마(NCP)를 제작하고 mMSCs를 활용해 실험을 진행했다. 실험용 쥐를 대조군, mMSCs 처리군, NCP 처리군, 병합 처리군으로 나누어 2주간 상처 변화를 관찰했다.

 

연구 결과, 병합 처리군은 상처 길이 기준으로 1주차부터 빠른 회복을 보였으며, 상처 면적 기준에서도 2주차에 다른 그룹 대비 약 두 배 빠른 치유 효과를 나타냈다. 또한 콜라겐 침전은 모든 그룹에서 관찰됐으나 병합 처리군에서 그 양과 밀도가 가장 높게 나타났다.

[그림. 관찰 1주차 실험용 쥐의 상처 치유 모델 염색 결과와 실험용 쥐 상처 단면의 길이 비교 분석]

 

세포 증식 분석에서도 병합 치료의 효과가 확인됐다. CM-Dil 형광 염색을 통해 세포 이동과 증식을 추적한 결과, 병합 처리군은 줄기세포 단독 처리군 대비 약 3.25배 높은 세포 증식률을 보였다. 상처 치유와 관련된 성장인자인 PDGF와 TGF-β의 발현 수준 역시 병합 처리군에서 더 높게 나타났다.

 

이상의 결과를 통해 무오존 저온 플라즈마(NCP)가 줄기세포의 활성을 높여 섬유아세포로의 분화를 촉진하고 상처 치유를 가속화할 수 있음을 확인했다.

 

다만 이번 연구는 피부 상처 모델에 한정된 결과로 향후 다양한 조직에 대한 후속 연구가 필요하다. 그럼에도 불구하고 줄기세포 이식과 저온 플라즈마를 결합한 치료 전략이 새로운 상처 치료 접근법으로 활용될 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 있다. 특히 당뇨병이나 욕창 등 만성 질환으로 상처 회복이 지연되는 환자에게 적용 가능한 치료법으로 발전할 잠재력이 있다.

 

한편, 이번 연구는 한국연구재단(NRF) 바이오·의료기술개발사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 국제 학술지 'Biochemical and Biophysical Research Communications'에 2024년 9월 게재됐다.

 

 

기사 작성: 연세소식단 민지혜(식품영양학 25) 학생