세포 치료(Cell therapy)는 살아있는 세포를 환자에게 직접 주입하는 치료이다.세포 치료제(Cell therapeutics)는 세포 치료에 사용하는 살아있는 세포를 말하며, 의약품 등의 안전에 관한 규칙에서는 살아있는 자가세포, 동종세포 또는 이종세포를 체외에서 배양, 증식하거나 선별하는 등 물리적, 화학적 또는 생물학적 방법으로 조작하여 제조하는 의약품을 세포 치료제로 규정한다. 다만, 의료기관 내에서 의사가 해당 수술이나 처치 과정에서 자가세포 또는 동종세포에 안전성에 문제가 아없는 최소한의 조작 (생물학적 특성이 유지되는 범위 내에서의 단순분리, 세척, 냉동, 해동 등을 말한다.)만을 하는 경우는 제외한다.
기원
세포 치료의 기원은 19세기 과학자들이 동물에게서 얻은 세포를 환자에게 주입하여 질병을 치료하기 위한 시도로 추정된다. Charles-Édouard Brown-Séquard (1817–1894)는 동물의 고환으로부터 얻은 세포를 주입하여 노화를 막으려고 시도하였다. 1931년 Paul Niehans (1882–1971)는 소의 배아에서 얻은 세포를 환자에게 주입하는 방식의 치료법을 시도하였다. 그는 이 치료법을 통해 암을 치료했다고 주장하였으나 연구적으로 증명된 바는 없다. 1953년 연구자들은 장기를 기증하는 동물에서부터 얻은 세포를 미리 주입한 동물에서는 장기이식 거부반응이 나타나지 않은 것을 발견하였으며, 1968년 최초로 인간의 골수이식에 성공하였다.
최근 인간에게 얻은 세포를 직접 사용하는 세포 치료는 질병의 치료에 있어서 매우 중요한 분야로 인식된다.
종류
세포 치료제는 분화여부에 따라 체세포 치료제(Somatic cell therapeutics)와 줄기세포 치료제(Stem cell therapeutics)로 구분할 수도 있다. 그러나, 산업적으로는 분화된 세포와 미분화된 줄기세포의 구분이 쉽지않으며 현행법(약사법)상의 분류에서도 체세포치료제와 줄기세포치료제를 구분하지 않고 세포치료제로 통칭한다. 다만 기원에 따른 분류에서는, 자가, 동종, 이종 세포 치료제로 구분할 수 있다.
조혈모세포 이식
이 부분의 본문은 조혈모세포 이식입니다.조혈모세포 이식은 보통 골수, 말초혈액, 제대혈로부터 기인하는 다능성 조혈모세포의 이식이다.
배아줄기세포
인간 배아줄기세포(Embryonic stem cell)에 대한 연구는 세포의 기원과 그 사용에 있어서 논란이 많으며 국가별로 인간배아줄기세포에 대한 규제도 서로 다르다. 그럼에도 배아줄기세포는 당뇨(Diabetes) 나 파킨슨씨병(Parkinson's disease)과 같은 많은 질병의 치료 가능성이 있고, 이를 치료제로 사용하기 위한 연구가 진행되고 있다.
신경줄기세포
신경줄기세포(Neural stem cell)는 헌팅턴질병(Huntington's disease), 파킨슨씨병과 같은 신경질환(Neuronal disorder)의 치료를 목적으로 많은 연구가 진행되고 있다.
중간엽줄기세포
중간엽줄기세포(Mesenchymal stem cell)는 면역기능을 조절할 수 있는 기능을 가지고 있으면서 다분화능(Multipotency)과 빠른 증식속도를 갖고 있다. 그렇기 때문에 뼈나 연골의 재생이나 면역기능조절치료, 심근재생 등에 적용할 수 있다. 골형성부전증(Osteogenesis imperfecta, OI)환자의 치료에 중간엽줄기세포를 통한 시도가 있었다. Horwitz는 환자와 사람의 조직 적합성 항원 (Human leukocyte antigen, HLA)이 일치하는 환자의 형제로부터 골수세포를 얻어 이식하였다. 그 결과 중간엽줄기세포는 정상적인 조골세포(Osteoblast)로 분화하였고, 골형성부전증의 특성이 보이지 않는 뼈를 빠르게 생성하였다. 최근에 태아의 중간엽줄기세포를 심각한 골형성부전증 환자에 이식하는 임상실험(Clinical trial)에서 성공적으로 뼈가 형성되는 것을 보였다.
골수 유래 중간엽줄기세포를 뼈와 연골, 심근세포의 재생을 목적으로 사용한 결과도 보고되었다. 심근경색증(Myocardial infarction)이 발병한 이후에 골수 유래 중간엽줄기세포를 이식한 결과 손상된 부위가 감소하고 심장의 기능이 향상되었다. 오시리스사 에서는 급성 심근경색증에 대한 치료제로 프로카이말(Prochymal)을 임상시험하고 있다. 또한 헐러 증후군 (Hurler’s Syndrome) 환자에게 조직 적합성 항원 (Human leukocyte antigen, HLA)이 일치하는 환자의 형제로부터 골수 유래 중간엽줄기세포를 얻어 이식한 임상시험에서는 신경 전도 속도(Nerve conduction velocity) 가 크게 향상되는 결과가 나타났다.
한국의 세포 치료제 현황
콘드론
세원셀론텍(주)에서 개발한 자가유래 연골세포치료제로, 콘드론®(Chondron®)은 식약처에서 허가한 우리나라 최초의 세포치료제로 2000년에 허가되었다.
홀로덤
테고사이언스(주)에서 개발한 배양피부로서, 피부각질세포(keratinocyte)를 배양한 자가유래 피부세포치료제이다. 홀로덤®(Holoderm®)은 식약처에서 심부2도 및 3도 화상치료용으로 2001년 12월 20일에 허가되었다.
칼로덤
테고사이언스(주)에서 개발한 상처치유용 동종유래세포치료제로 우리나라 최초의 동종 세포치료제이다. 칼로덤®(Kaloderm®)은 심부2도화상 치료용으로 2005년 3월 20일에 허가되었고, 2010년부터는 당뇨성족부궤양에도 사용할 수 있는 상처치유용 세포치료제이다. 대한민국 신생아 1명의 포피로부터 유래한 피부각질세포를 주원료로 하여 생산하고 있으며, 허가 이후 지금(2018년 6월 기준)까지 25만개 이상 사용되었을 정도로 화상치료에 보편적으로 사용되고 있는 치료제이다.
큐피스템
(주)안트로젠에서 크론성누공(Crohn’s fistula) 치료제로 개발한 전문의약품이다. 이 약품은 지방줄기세포(Adipose tissue-derived stem cell) 치료제로는 최초로 허가 받은 약품으로 2012년 1월 18일 출시되었다.
카티스템
메디포스트(주)에서 개발한 카티스템®(CARTISTEM®)은 동종 제대혈유래 중간엽줄기세포를 주성분으로 하는 의약품으로써, 퇴행성 또는 반복적 외상으로 인한 골관절염 환자의 무릎 연골결손 치료제이다. 카티스템®은 수술적 방법 또는 관절경을 통해 병변 부위에 투여된다. 2012년 1윌 한국 식품의약품안전처로부터 판매허가를 승인받아 시술되고 있다 . 2012년 1월 18일 출시되었다.
하티셀그램-에이엠아이
파미셀(주)에서 개발한 하티셀그램-에이엠아이는 자기골수유래 중간엽줄기세포이다. 그러므로 이 약품은 환자 자신의 골수를 채취하여 제조된다. 2011년 7월 1일 세계 최초로 시판된 줄기세포 치료제이다.
뉴로나타
코아스템(주)에서 개발한 뉴로나타는 루게릭병(Amyotrophic lateral sclerosis, ALS)을 대상으로한 줄기세포치료제이다. 세계 최초의 루게릭병 줄기세포치료제로 국내에서는 네 번째로 허가받은 줄기세포치료제이다. 2014년 7월 30일 출시되었다.
작용 기작 (Mechanism of action)
많은 장기나 조직들 가운데 특정한 부위만이 세포 치료의 타겟이 된다. 세포 치료제가 타겟이 되는 부위로 이동하는 작용 기작은 치료제의 종류나 타켓의 종류에 따라서 그 범위가 매우 넓다. 하지만 크게 두 가지의 원리로 나눌 수 있다.
1. 줄기세포의 접종, 분화와 손상된 조직의 장기간 대체. 이 방법에서는 다분화능 혹은 단분화능(Unipotency)의 세포가 주입 이전 체외에서 혹은 체내에 세포 주입 이후 타겟부위에 도달하면 특정한 세포로 분화된다. 이렇게 분화된 세포들은 타겟부위에 융합되어 손상된 조직을 대체함으로 기능이 회복되도록 한다. 이러한 방법의 예로는 심근경색증 환자에게 새로운 심근세포를 이식하는 것이 있다.
2. 특정 세포가 분비하는 사이토카인(Cytokine), 케모카인(Chemokine), 성장인자(Growth factor)에 의한 측분비효과(Paracrine effect)를 통해 손상된 장기나 조직이 스스로 치유가 되도록 돕는 방법이 있다. 이 때 주입된 세포들은 상대적으로 짧은 기간 동안 유지되며 그 이후에는 죽는 것으로 알려져 있다. 세포들은 자연적으로 여러 치료 인자 (Therapeutic factor)들을 분비하거나 유전공학적인 방법을 통해 대량의 특정 물질을 분비하게 된다. 이 방법에 대한 예로는 혈관신생반응(Angiogenesis), 항염증반응(Anti-inflammation), 세포자살기작 방지 (Anti-apoptosis)등이 있다. 이러한 작용 기작을 이용한 치료제들을 Pluristem사나 Pervasis사에서 개발하고 있다.