< 일러스트 및 출처 : Chat GPT 제공>
[객원 에디터 11기 / 이소윤 기자]
심근병증은 심장 근육(심근)에 구조적·기능적 이상이 생겨 전신으로 혈액을 공급하는 펌프 기능에 치명적인 차질이 발생하는 질환이다. 한 번 손상된 심근세포는 재생 능력이 매우 제한적이기 때문에, 질환이 진행되면 정상적인 구조와 기능을 완전히 되돌리기 어렵다. 심근병증이 발생하면 심장의 수축·이완 기능이 정상 기준보다 50~70%가량 급감하는데, 심장은 이 손실을 보상하기 위해 손상 부위에 흉터 조직인 섬유성 조직을 만드는데, 이를 ‘섬유화(Fibrosis)’라고 한다. 그러나 섬유화된 조직은 정상 심근보다 탄성이 낮고 단단해 심장의 펌프 기능을 오히려 더욱 저해하는 악순환을 부른다.
문제는 섬유화가 심장의 움직임만 제한하는 데 그치지 않는다는 점이다. 심장이 규칙적으로 작동하려면 전기 신호가 심근세포 사이로 신속하고 원활하게 전달되어야 한다. 하지만 섬유화된 조직은 전기 전도성이 떨어져 신호 전달을 방해하고, 주변 정상 심근세포와의 전기적 연결마저 악화시켜 치명적인 부정맥 등 합병증 발생 위험을 크게 높인다.
심근병증의 심각성과 중증도에도 불구하고, 현재 의학계의 치료법은 증상 악화를 늦추거나 통증을 억제하는 관리 수준에 머물러 있는 실정이다. 이에 연구진들은 심장의 제한된 자가 재생 기능에 매달리는 대신, 조직공학 기술 기반의 하이드로겔(Hydrogel)과 유도만능줄기세포(iPSC)를 활용해 손상된 심장 기능을 물리적·생물학적으로 되살리는 치료법에 주목하고 있다.
하이드로겔을 활용한 심근 재생 기술은 유도만능줄기세포에서 유래한 심근세포나 성장인자를 탑재하여 환자의 심장에 적용하는 방식이 대표적이다. 전달 방식은 크게 두 가지로 나뉜다.
첫째는 심근 내 직접 주입형 하이드로겔 방식이다. 손상된 심근 부위에 하이드로겔 주입액을 직접 투여하면, 하이드로겔이 손상 부위에 고르게 안착하여 세포와 치료 물질을 정확한 위치에 전달한다. 하이드로겔은 생체 조직의 생체외기질(ECM)과 유사한 3차원 환경을 제공하므로 유도된 심근세포의 생존과 성숙을 돕고, 산화 스트레스와 세포 사멸을 줄이며, 혈관 형성 및 조직 재생을 효과적으로 촉진한다. 최근 임상 및 전임상 연구에서도 이 같은 직접 주입 방식이 심장 기능 회복에 유의미한 효과가 있음이 입증되고 있다.
둘째는 심근 부착형 패치(Cardiac Patches) 방식이다. 약물을 직접 주입하는 방식과 달리, 이는 유도만능줄기세포나 유익 성분이 포함된 하이드로겔 패치를 심장 표면에 물리적으로 부착하는 형태다. 심근병증이 심화되면 심장 벽이 약해지면서 심장이 점차 과도하게 늘어나고 펌프 능력이 떨어지는데, 심장 패치는 손상된 부위를 외부에서 단단히 지지해 주는 수술적 버팀목 역할을 한다. 이를 통해 심장 벽에 가해지는 스트레스를 낮추고, 심근이 과도하게 확장하는 심실 재형성(Remodeling)을 억제하여 질환의 추가적인 진행을 막아준다.
결국 심근병증 치료의 미래는 단순한 약물 투여를 넘어, 하이드로겔과 줄기세포라는 조직공학적 도구를 통해 손상된 심장의 생물학적 재생과 물리적 보강을 동시에 이뤄내는 데 달려 있다. 미세 환경 조성과 구조적 지지라는 두 가지 축을 잡은 하이드로겔 기술이 기존 치료법의 한계를 극복하는 핵심 열쇠가 될 것으로 기대된다.
