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식약처 세포처리인증기관이자 줄기세포 전문연구기관인 파나셀바이오텍은 자회사로 화장품회사를 설립하였습니다. 거기에서 생산될 화장품은 기능성 화장품으로서 엑소좀을 포함한 것으로 인체흡수율이 매우 뛰어난 것으로 알려져 있습니다. 또한 파나셀바이오텍은 NK세포 배양액유래 엑소좀, 지방유래줄기세포(ADSC) 배양액 유래 엑소좀, 유청(우유가 엉겨서 응고된 뒤 남은 액체) 유래 엑소좀 제조방법을 확립하고 이를 이용하여 제조된 엑소좀을 포함하는 화장료 조성물에 관한 3개의 특허를 출원중에 있습니다.

1. 엑소좀이 무엇인가요?

엑소좀의 사전적인 의미는 세포 외부 소낭입니다. 소낭은 작은 주머니를 의미하고, 생물학에서 주머니는 세포막과 같은 막으로 둘러싸인 구조입니다. 엑소좀이란 용어가 처음 사용된 것은 대략 30년 정도 전인데 처음 사용할 때는 대체로 그 정의가 불분명하고 그냥 세포 외부에 존재하는 소낭정도로 간주되었습니다. 그런데 최근 들어서 엑소좀을 좀 더 깊이 연구하여 정확하게 규정됩니다. 최근의 정의에 의하면 엑소좀은 엔도좀에서 유래한 다소낭체(multivesicular body)라는 세포내 소기관과 세포막이 융합하여 세포로부터 방출된 세포외 소낭들만을 의미합니다. 여기서 다소낭체가 중간에 관여한다는 점이 핵심입니다.



2. 왜 엑소좀이 각광을 받게 되었나요?

엑소좀의 연구가 각광을 받게 된 데에는 대략 세 가지 정도의 원인이 있습니다. 첫째 엑소좀은 세포들의 소통 수단이 되어서 고분자물질을 서로 교환할 수 있습니다. 둘째 엑소좀은 단백질, 지방, mRNA, miRNA, DNA의 전달 수단이 될 수 있습니다. 셋째 엑소좀은 항암제와 같은 약물의 유용한 전달 수단이 될 수 있습니다. 즉 엑소좀이 물질의 전달 수단으로 유용하게 이용될 수 있다는 점에 의사들과 과학자들이 주목하기 시작한 것이죠.

3. 엑소좀은 어떻게 물질의 전달 능력을 가지게 되었나요?

초기 엔도좀이 다소낭체로 전환되는 과정을 이해하면 그 해답을 쉽게 얻을 수 있습니다.



초기 엔도좀이 함입과정을 거쳐서 다소낭체가 되는데 함입할 때 세포질의 여러 성분들이 함께 포획됩니다. 그래서 다소낭체 속에 존재하는 소낭들은 다양한 세포질 물질들을 포함할 수 있게 됩니다. 세포질에 항암제 성분이 많이 존재하면 다소낭체의 소낭들은 항암제를 포획하게 되고 이 소낭들이 엑소좀으로 방출된 다른 세포들에게 항암제를 전달할 수 있게 되는 것입니다.

4. 엑소좀은 어떻게 얻을 수 있나요?

배양한 세포의 배양액으로부터 얻을 수 있습니다. 당연히 엑소좀을 생산할 수 있는 세포의 배양액에서만 얻을 수 있습니다. 현재까지 면역에 관련된 세포들인 B 세포, 수지상세포, 비만세포 등과 우리의 관심사인 지방줄기세포(ADSC)는 엑소좀을 방출할 수 있다고 알려져 있으므로 이러한 세포들의 배양액에서 엑소좀을 정제할 수 있습니다. 엑소좀의 정제를 위해서 초고속원심분리(ultracentrifugation)나 여과(filtration)의 방법을 이용하는데 tangential flow filtration (TFF)라는 방법을 소개하면 그림과 같습니다.
배양액에는 환자에 주입할 경우 면역반응을 유발할 수 있는 다량의 혈장 단백질 들이 포함되어 있는데 이 배양액을 필터 가운데로 통과시키면서 흘려주면 단백질은 필터를 빠져나가서 제거되고 엑소좀만 남아서 정제된다는 것입니다.




5. 줄기세포 치료에 비해서 엑소좀의 장단점은 무엇인가요?

엑소좀은 세포가 아니므로 암이 될 가능성이 전혀 없고, 멸균해서 사용할 수 있으므로 세균에 의한 감염위험이 전혀 없습니다. 또한 크기가 작아서 뇌를 포함한 몸의 구석구석으로 쉽게 퍼져나갈 수 있고, 면역반응을 일으키지 않으므로 모든 사람들에게 범용으로 사용할 수 있으면서 인공적인 합성물질이 아니므로 독성이 없습니다. 반면 세포와 달리 지속시간이 짧아서 반복적이고 지속적으로 주사를 해야 하고, ADSC에서 기대되는 특정 세포로의 분화 후 정착 가능성을 원천적으로 고려할 수 없다는 단점이 있습니다. 이러한 단점에도 불구하고 만약 엑소좀을 대량생산하고 보존할 수 있어서 일반 주사제처럼 사용할 수 있다면, 엑소좀의 장점을 극대화하면서 치료제의 신기원을 열어줄 수 있을 것으로 보입니다.


6. ADSC에서 유래한 엑소좀은 어떤 치료효과를 나타내나요?

생쥐를 대상으로 이루어진 실험에서 ADSC 배양액에서 추출한 엑소좀을 다발성 경화증 유발 생쥐에 처리해서 좋은 치료효과를 관찰할 수 있었다는 결과가 발표되었습니다. 또 알츠하이머 유발 생쥐에 ADSC 유래 엑소좀을 처리하였더니 알츠하이머 유발물질이 감소하고 신경세포의 사멸도 감소하여 알츠하이머를 치료하는 효과를 거둘 수 있었다는 연구도 발표되었습니다. 이 결과들 이외에도 ADSC 유래 엑소좀은 폐의 저산소성 세포 손상을 방지하고 아토피를 치료하는 효과를 나타내었습니다.
그러므로 ADSC 유래 엑소좀이 저렴한 가격에 대량생산되어 보급될 수 있다면 만성적이고 난치성인 질병을 앓고 있는 다양한 환자들에게 희망이 될 수 있을 것으로 보입니다.