[임상연구 동향] COVID-19에 대한 줄기세포 치료 임상연구 동향
관리자
view : 2390
COVID-19에 대한 줄기세포 치료 임상연구 동향
- "코로나 이전의 세상, 다시는 오지 않는다". 지금으로부터 약 1년 전, 중앙방역대책본부 부본부장의 브리핑에서 나온 말이다. SARS-CoV-2 바이러스에 의해 생긴 COVID-19가, 2020년 1월 국내에 처음으로 확진된 후 겨우 1년을 좀 넘어간 이 시대, 마스크 착용은 예의가 되었고, 공공장소에서 방역수칙을 지키지 않음은 범법이 되었으며, 필요 없는 단체 모임은 부덕이 되었다. 환웅과 웅녀의 이야기 같은 고색 창연한 신화로부터, 왕조의 흥망성쇠, 격동의 근현대사를 거쳐 지금에 이르기까지 유구한 역사 속에서 어정어정 나아갔던 예절이, 도덕이, 법이, 생활사가 근 1년사이 COVID-19를 전제로 노도와 같이 개편되고 있다.
이러한 급진적인 변화는 비단 인류문화에만 영향을 끼친 것이 아니다. 전 세계를 강타한 이 재해는 생물/의학 연구의 무게중심마저 바꾸었다. ClinicalTrials에 의하면, 2021년 3월까지 COVID-19라는 키워드로 등록된 임상 건수는 5185건에 달한다. 2019년 12월 첫 감염사례의 보고 후, 단 1~2년 사이에 수많은 자본과 인적 자원이 이 감염병으로 집중된 것이다. 혹자는 이미 사용되고 있던 항바이러스제를 이용하여, 누구는 이미 알려진 물질로부터 새로운 기능을 발굴하는 전략으로, 누구는 신물질을 이용하여 COVID-19 사태에 대응하려고 부단히 노력중이다. 그렇다면, 생물공학의 급격한 지형변화에 대응하여 줄기세포 분야는 어떠한 방향으로 나아가고 있을까?
SARS-CoV-2는 7번째로 알려진 인간 코로나바이러스로, 박쥐 코로나바이러스에서 유래했다 알려져 있다. 2003년 전 세계적으로 약 800명의 사망자를 발생시켰다는 SARS-CoV와는 79.5%의 상동성을 보인다. 병리학적인 소견으로는 사이토카인 폭풍과 급성 호흡곤란 증후군 (Acute Respiratory Distress Syndrome, ARDS)를 일으키며 심한 경우에는 사망에 이르기도 한다. 한편, 바이러스 감염으로 생긴 급격한 염증반응을 줄기세포로 억제하고, 이를 통해 조직 손상을 억제하고자 하는 연구가 진행되고 있다.
SARS-CoV-2의 창궐 이전에도 인플루엔자 바이러스 감염으로 인한 바이러스성 폐렴을 중간엽 줄기세포 (Mesenchymal Stem Cell, MSC)로 치료하고자 하는 연구가 꾸준히 진행 중이었다. MSC는 사이토카인의 분비와 면역 반응을 조절한다고 알려져 있으며, 이를 이용하여 폐를 포함한 다양한 염증성 질환 중에서 치료제로서 연구중이다. COVID-19는 환자의 면역반응을 과도하게 일으켜 여러가지 조직 손상을 일으키는데, 이를 MSC를 이용해 조절하고자 하는 것이 COVID-19에 대한 줄기세포 치료의 아이디어이며, 줄기세포 자체의 이로운 분비인자 덕에 손상된 조직의 회복까지 촉진될 것으로 예상된다.
<Figure 1 줄기세포를 이용한 바이러스성 호흡기 질환 치료 모식도 Du, Jiang, et al. "Stem cell therapy: a potential approach for treatment of influenza virus and coronavirus-induced acute lung injury." Stem cell research & therapy 11 (2020): 1-9.>
작년에는 65세의 여성 COVID-19 환자를 인간 탯줄 유래 중간엽 줄기세포 (human Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cell, hUCMSC)로 치료한 사례가 소개되었다. 해당 환자는 체온이 38.2도까지 올라갔으며, 염증 반응을 조절하기 위해 투여한 당질 코르티코이드 (Glucocorticoid)에 의한 부작용이 의심되는 상태였다. 이후 스테로이드 제제에 의한 치료를 중단한 후 hUCMSC와 Thymosin α1을 이용한 치료로 노선을 바꾸었으며, 이러한 치료 후 여러 병리학적 소견과 CT 이미지에서 염증 증상이 완화됨이 확인하였고 환자는 무사히 회복되어 퇴원하였다. 해당 논문에서 보고한 케이스는 오직 1건이나, COVID-19환자에서 줄기세포 치료의 효능을 보여준 고무적인 사례라 할 수 있다.
지금도 전 세계에서는 줄기세포를 이용하여 COVID-19를 치료하기 위해 다양한 시도가 이루어지고 있다. Clinicaltrials에서 COVID-1|Stem cell로 검색하였을 때 96건의 임상이 나오며, 그 중 11건은 completed 상태이다. 동아시아에서는 12건의 임상이 진행중이며, 그 중 중국이 11건, 일본이 1건이 진행중이다.
<Figure 2 ClinicalTrials에서 COVID-19|Stem cell 검색 결과>
<Table 1 ClinicalTrials에서 COVID-19|Stem cell 검색 결과>Region Name Number of Studies World 96 Africa 1 East Asia 12 China 11 Japan 1 Europe 17 Middle East 5 North America 34 Canada 1 Mexico 5 United States 28 North Asia 4 Pacifia 1 South America 2 South Asia 3 Southeast Asia 5
Completed 상태인 11건의 임상 중 10건이 줄기세포를 이용한 COVID-19의 치료에 관한 연구이며, 오직 1건만이 COVID-19환자의 모니터링에 관한 임상이었다. 줄기세포 치료에 사용되는 줄기세포로는 지방유래 줄기세포, 탯줄 유래 줄기세포, 골수유래 줄기세포 등 다양한 줄기세포가 사용되었으며, 줄기세포의 유래를 명시하지 않고 중간엽 줄기세포 (Mesenchymal stem cell)로만 표기한 임상도 있었다.
특히 흥미로운 것은 NCT04491240와 NCT04276987 사례의 경우 줄기세포 유래 엑소좀 (exosome)을 이용하여 임상을 진행했다는 것이다. 엑소좀은 최근 줄기세포의 치료 효과를 매개하는 중요한 인자로 각광받고 있으며, 특히 줄기세포로부터 치료 인자가 가득한 엑소좀만 분리하여 Cell-free 치료에 사용하려는 연구가 진행되고 있다. 이러한 줄기세포 엑소좀 기반 치료는 세포 기반 치료의 근본적인 장애 (종양 형성, 혈전 형성 등)를 극복할 수 있으면서도 줄기세포의 치료효과는 고스란히 남길 수 있다는 장점이 있다. 2건의 줄기세포 엑소좀 기반 치료 사례 중의 NCT04491240의 경우 엑소좀이 생산된 세포에 대한 자세한 정보를 기재하지 않았지만, 11건의 completed 사례 중 유일하게 ClinicalTrials에 결과를 게재하였다. NCT04491240가 ClinicalTrials에 공개한 결과에 의하면 임사상 연구 중 부작용이 있는 사례는 없었으며, 임상적 회복시간은 엑소좀 처리 군 13.8일, 14.8일, 위약군 14.1일이며, C reactive protein의 경우 엑소좀 처리 그룹 5.04mg/L, 5.83mg/L, 위약그룹 8.29mg/L 수준을 보였다.
<Table 2 ClinicalTrials에서 COVID-19|stem cell 검색 결과 중 Completed 상태인 임상>Identifier Sponsor First posted Status Title EV source NCT04473170 Abu Dhabi Stem Cells Center 16-Jul-20 Completed Study Evaluating the Safety and Efficacy of Autologous Non-Hematopoietic Peripheral Blood Stem Cells in COVID-19 Autologous Non-Hematopoietic Peripheral Blood Stem Cells NCT04713878 Kanuni Sultan Suleyman Training and Research Hospital 19-Jan-21 Completed Mesenchymal Stem Cells Therapy in Patients With COVID-19 Pneumonia Mesenchymal stem cells NCT04288102 Beijing 302 Hospital 28-Feb-20 Completed Treatment With Human Umbilical Cord-derived Mesenchymal Stem Cells for Severe Corona Virus Disease 2019 (COVID-19) Human Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cells NCT04573270 Thomas Advanced Medical LLC 05-Oct-20 Completed Mesenchymal Stem Cells for the Treatment of COVID-19 Human Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cells NCT04355728 Camillo Ricordi 21-Apr-20 Completed Use of UC-MSCs for COVID-19 Patients Human Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cells NCT04535856 Ina-Respond 02-Sep-20 Completed Therapeutic Study to Evaluate the Safety and Efficacy of DW-MSC in COVID-19 Patients (DW-MSC) Allogeneic mesenchymal stem cell NCT04492501 UNICEF 30-Jul-20 Completed Investigational Treatments for COVID-19 in Tertiary Care Hospital of Pakistan Bone marrow Mesenchymal stem cell NCT04491240 State-Financed Health Facility "Samara Regional Medical Center Dinasty" 29-Jul-20 Completed Evaluation of Safety and Efficiency of Method of Exosome Inhalation in SARS-CoV-2 Associated Pneumonia. (COVID-19EXO) Mesenchymal stem cell derived exosome? NCT04276987 Ruijin Hospital 19-Feb-20 Completed A Pilot Clinical Study on Inhalation of Mesenchymal Stem Cells Exosomes Treating Severe Novel Coronavirus Pneumonia Mesenchymal stem cell derived exosome NCT04522986 An Exploratory Study of ADR-001 in Patients With Severe Pneumonia Caused by SARS-CoV-2 Infection 21-Aug-20 Completed An Exploratory Study of ADR-001 in Patients With Severe Pneumonia Caused by SARS-CoV-2 Infection Adipose-derived mesenchymal stem cells NCT04745416 Hospital General de Mexico 09-Feb-21 Completed Clinical Characteristics of Patients With Leukemia and COVID-19
COVID-19는 현재 전 세계에서 가장 큰 이슈이며, 백신이 개발되었음에도 불구하고 COVID-19에 의한 조직손상을 억제 및 치료하기 위해 새로운 임상이 계속 시도될 것으로 예상된다. 아직까지 전 세계적으로 줄기세포 치료에 대한 사례가 부족한 실정이나, 감염성 질병이라는 새로운 현장으로 줄기세포 치료의 영역이 확대되는 것은 매우 고무적인 일이라 할 수 있다. 해당 연구가 더욱 발전하여 줄기세포 치료가 보다 다양한 질환에 보편적으로 적용될 수 있는 날이 오기를 기원한다.
References
-
- 1. Liang, Bing, et al. "Clinical remission of a critically ill COVID-19 patient treated by human umbilical cord mesenchymal stem cells: A case report." Medicine 99.31 (2020).
- 2. Golchin, Ali, Ehsan Seyedjafari, and Abdolreza Ardeshirylajimi. "Mesenchymal stem cell therapy for COVID-19: present or future." Stem cell reviews and reports 16.3 (2020): 427-433.
- 3. Du, Jiang, et al. "Stem cell therapy: a potential approach for treatment of influenza virus and coronavirus-induced acute lung injury." Stem cell research & therapy 11 (2020): 1-9.