[Hinews 하이뉴스] 알레르기성 천식은 기도 염증과 부종으로 호흡곤란과 심한 기침을 유발한다. 뚜렷한 치료법이 없어 증상 조절에 어려움이 큰 질환이다. 국내 연구진이 멜라토닌을 처리한 줄기세포가 난치성 천식 완화에 효과가 있음을 동물실험으로 확인했다.

신동명 서울아산병원 아산생명과학연구원 교수팀은 중간엽줄기세포에 멜라토닌을 프라이밍해 천식 쥐에 투여한 결과, 폐 조직 내 염증세포가 유의미하게 감소했다고 밝혔다. 프라이밍은 줄기세포를 특정 물질에 미리 노출해 기능을 강화하는 방법이다.

연구팀은 멜라토닌이 줄기세포의 항염증·면역조절 기능을 높이는 작용 기전을 분석했다. 멜라토닌은 CREB1-NRF2 신호 경로를 활성화해 항산화 물질인 글루타치온 유지를 돕고, 세포 손상과 사멸로 이어지는 페롭토시스 스트레스로부터 줄기세포를 보호하는 것으로 나타났다.

또한 JAK-STAT 경로 활성화를 통해 면역조절 단백질인 PD-L1 발현이 증가하면서, 줄기세포의 면역 반응 조절 능력이 강화된 점도 확인됐다. 이는 멜라토닌 프라이밍 줄기세포가 염증 완화에 기여하는 생물학적 근거로 제시됐다.

연구 과정에서는 포스터 공명 에너지 전달(FRET) 기술을 활용해 줄기세포 내 단백질 활성 변화를 실시간으로 관찰했으며, 머신러닝을 적용해 기관지폐포 세척액 속 면역세포 분석의 정확도와 효율도 높였다.

이번 연구 결과는 화학공학 분야 국제 학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’에 게재됐다.

신동명 교수는 “멜라토닌이 중간엽줄기세포의 기능을 안정적으로 높일 수 있는 물질임을 확인했다”며 “이번 결과가 향후 천식 치료를 위한 줄기세포 기반 중재 전략 연구로 이어질 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 정부 연구개발 사업의 지원을 받아 수행됐다.