< 일러스트 OpenAI의 DALL·E 제공 >
[객원 에디터 11기 / 이소윤 기자] 심근병증은 심장 근육에 이상이 생겨 심장의 구조와 기능에 문제가 발생하는 질환이다. 한번 손상된 심장 근육은 재생 능력이 제한적이기에 질환이 진행되면 정상적인 심장의 구조와 기능을 완전히 회복하기는 어렵다. 심근병증에 영향을 받은 심장은 수축·이완 기능이 정상 상태보다 50~70%가량 떨어지는데, 이로 인해 혈액이 전신으로 충분히 공급되지 못한다. 심장이 그 손실을 메우기 위해 섬유성 조직을 형성하는데, 이를 섬유화(fibrosis)라고 한다. 그러나 섬유화된 조직은 정상 조직보다 탄성이 낮고 단단해 심장의 펌프 기능을 저하시킨다.
또한 섬유화된 조직은 전기 전도성이 떨어진다. 심장은 전기 신호가 심근세포 사이로 빨리 전달되어야 규칙적으로 잘 작동할 수 있는 기관이기에 섬유화 조직은 단순히 심장의 움직임을 제한시키는 것이 아닌 전기 신호 전달도 방해하여 주변의 정상 심근세포와의 연결도 악화시키고 부정맥 같은 합병증의 위험도 높인다.
반면, 심근병증의 위험성과 중증도에도 불구하고 현재 의학계에서는 심근병증의 증상 악화를 늦추고 현재 증상을 억누르는 데 집중하는 치료 방법만 널리 사용되고 있다. 연구진들은 심장의 제한된 재생 기능에 기반해 손상된 조직을 다시 되살리는 것이 아닌, 하이드로겔로 심장 기능을 향상시키는 방법에 주목했다.
하이드로겔을 사용하는 데에는 보통 안에 유도만능줄기세포(induced pluripotent stem cells)를 넣어 환자의 심장에 적용시킨다. 적용시키는 방법에는 크게 두 가지 방법이 있는데, 첫째는 심근 내에 유도만능줄기세포가 함유된 하이드로겔을 직접 주입시키는 방법이다. 이 방법은 하이드로겔이 손상 부위에 고르게 분포하면서 세포와 치료 물질을 부위에 직접 전달할 수 있다는 장점이 있다. 또한 하이드로겔이 세포외기질과 비슷한 3차원 환경을 가지고 있어 유도된 심근세포의 생존과 성숙화를 돕고, 산화 스트레스와 세포 사멸을 감소시키며 혈관 형성과 조직 재생을 촉진한다. 최근 연구에서는 이러한 직접 주입 방식이 심장 기능 개선에 효과적이라는 결과도 보고되고 있다.
또한, 심근 부착형 하이드로겔(Cardiac patches)도 심장 기능 개선에 효과적이다. 하지만 주입시키는 방법과 달리 이는 심근 표면에 부착하며 손상된 심장을 물리적으로 지지하게 한다. 심근병증이 발생하면 심장 벽이 약해져 심장이 점차 늘어나며 펌프 기능이 감소한다. 심장 패치는 손상 부위를 덮어 외부 지지체 역할을 해 심장벽에 가해지는 스트레스를 줄이고, 심장이 과도하게 확장되는 것을 억제해 심근병증의 추가적인 진행을 억제한다.
