우주에서의 생체반응 연구를 통해 조혈모세포와 인공혈액의 대량 생산 공정을 확립하고 희귀 혈액질환 및 면역 질환 치료제를 개발하기 위한 기반 기술이 국내에서 처음으로 마련될 예정이다.

가톨릭대학교 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단 첨단세포치료사업단장 주지현 교수(연구책임자, 서울성모병원 류마티스내과), 서울성모병원 혈액병원 조병식 교수, 가톨릭대학교 의과대학 유도만능줄기세포 연구센터 임예리 교수 연구팀이 보건복지부가 주관하는 국책사업 ‘의료난제 극복 우주의학 혁신의료기술개발사업’ 과제에 선정됐다. 이는 차세대 의료기술의 새로운 장을 여는 의미 있는 성과로 평가받고 있다.

▲ 주 지현 교수

이번 연구는 국제우주정거장(ISS)과 인공위성(루미르 자체위성 2호기)을 활용해 인체유래유도만능줄기세포(iPSC)를 기반으로 조혈모세포(HSC) 및 인공혈액(i-RBC)을 제조하는 혁신 기술을 개발하는 데 목적을 두고 있다. 지구 중력 환경에서 한계가 있었던 세포 분화 및 증식 효율을 극복하기 위해, 미세중력(microgravity) 환경을 활용한 세포 배양 공정을 최초로 도입한다.

특히, 우주에서의 생체반응 연구를 통해 조혈모세포와 인공혈액의 대량 생산 공정을 확립하고, 희귀 혈액질환 및 면역 질환 치료제를 개발하기 위한 기반 기술을 마련할 예정이다.

‘의료난제 극복 우주의학 혁신의료기술개발사업’은 가톨릭대학교 서울성모병원이 주관하고 루미르(주)와 ㈜엡셀이 공동 연구기관으로 참여하며, 제2차 한국형 ARPA-H 프로젝트는 담대한 도전을 통해 국가 난제를 해결하고 의료·건강 서비스의 혁신적 변화를 가져오는 국민 체감형 연구개발 사업이다. 금년부터 2028년까지 총 54개월 간 진행되며, 총연구비는 90억원 규모다.

우주환경 내에서의 생물학적 반응은 기존 지구 중력 환경과는 매우 다른 조건을 제공하며, 이를 통해 세포 분화와 증식의 효율을 획기적으로 높일 수 있다. 주지현 교수는 “이번 연구는 의료 분야의 혁신뿐만 아니라 우주의학과 재생의학의 융합이라는 새로운 패러다임을 제시하는 데 기여할 것”이라고 밝혔다.

연구는 총 5단계로 나뉘어 진행되며, 첫해에는 지구 중력 환경에서 조혈모세포 분화 공정을 확립하고, 이후 미세중력 모사 환경 및 실제 우주환경에서의 실증 연구로 이어진다. 2027년 4분기에는 루미르㈜와의 협력을 통해 인공위성을 발사하고, 우주 바이오 캐비닛에서 실험 데이터를 수집할 계획이다.

서울성모병원은 주관기관으로서 미세중력 환경에서 iPSC 기반 세포 분화 연구와 우주환경 내 실증 연구를 수행하며, 이를 의료 현장에 적용하고 임상 연구로 연결하는 역할을 맡는다.

공동 연구기관인 ㈜입셀은 우주환경을 활용한 iPSC 기반 재생의료 치료제 제조 공정 개발을 주도하며, 우주 실증 데이터를 분석하고 제조 공정을 개선하여 제품 상용화 가능성을 높이는 데 집중할 예정이다.

루미르㈜는 인공위성 기반 세포 자동 배양 시스템을 개발하고, 이를 활용한 우주 실증 연구를 통해 대한민국 최초 우주의학 실증 플랫폼 구축에 기여할 계획이다. 특히 국내 최고로 집약되어 있는 서울성모병원의 의료 기술과 루미르㈜의 첨단 우주기술이 융합되어 첨단 재생의료의 새로운 가능성을 탐구한다는 점에서 큰 의의를 지닌다.

또한, 연구 결과는 의료 현장에서의 적용 가능성을 극대화하기 위해 실질적인 임상 연구로 이어질 예정이다. 이를 통해, 혈액암, 빈혈, 면역결핍증과 같은 난치성 질환의 치료제를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

NASA는 2016년부터 ‘Stem Cell Differentiation in Microgravity’ 프로젝트를 통해 여러 차례 우주환경에서 iPSC 연구를 진행해 왔다. 반면, 국내 우주의학 연구는 아직 초기 단계에 머물러 있는 상황이다. 이번 프로젝트는 국내 우주의학 분야의 중대한 진전을 이끌며, 국제 경쟁력을 확보할 중요한 계기가 될 것으로 기대된다.

이번 프로젝트는 가톨릭중앙의료원 첨단세포치료사업단의 지원을 받았으며, 가톨릭중앙의료원의 글로벌 리더십을 공고히 하는 중요한 전환점이 될 전망이다. 주지현 교수는 “우주환경을 활용한 유도만능줄기세포(iPSC) 기반 분화 세포 제조 공정 혁신을 통해 국가 보건의료 기술과 우주의학 발전에 크게 기여할 중요한 기회”라며, “앞으로도 첨단재생의료를 선도하기 위한 연구개발에 최선을 다할 것”이라고 강조했다.

◈그림】 모식도