피부는 생명을 구하기 위해 이식할 수 있는 수많은 장기 중 하나지만, 피부 이식 거부 반응이 나타나는 경우도 허다하다. 최근 한 연구팀이 피부 이식의 까다로운 거부 반응 메커니즘을 조사했다.

브리검여성병원의 연구진은 수지상 세포가 피부 이식의 거부 반응을 촉발한다는 사실을 밝혀냈다.

피부 이식 거부반응의 메커니즘

피부 이식은 화상이나 부상, 질병으로 인해 주요 피부 손상을 임은 환자가 상당한 피부 손실을 대체하기 위해 사용하는 치료법이다. 피부 이식은 다른 이식 장기처럼 수혜자의 피부에 의해 거부 반응이 나타날 수 있다. 그리고 거부 반응이 나타난 경우 환자의 생명이 위태로울 수 있다.

브리검여성병원 연구진은 이같은 피부 이식의 거부 반응 원인을 조사하기 위해 생쥐 모델을 사용해 생물학적 과정을 연구했다.

연구진은 먼저 조사에 사용할 실험쥐를 구입했다. 실험쥐는 모두 생후 6~10주가 된 암컷으로 구성했다. 그리고 실험쥐를 표준 미니 크기의 개별 무균 격리실에 넣었다. 이후 실험쥐는 기증 쥐와 수혜 쥐 두 그룹으로 나눴다.

다음으로 피부 이식을 위해 기증 쥐의 꼬리 피부를 채취했다. 그리고 장기 거부 반응을 모방하기 위해 채취한 피부를 수혜 쥐에게 잘못 이식시키기로 결정했다. 그 후, 수혜 쥐의 몸 일부를 선택해 털 일부를 면도하고 마취를 시킨 후 해당 부위에서 피부를 제거했다. 그리고 기증 쥐의 꼬리 피부 이식 부분을 수혜 쥐의 노출된 피부에 봉합했다.

각각의 수혜 쥐를 개별 케이지에 격리시킨 후 장기 거부 징후를 매일 관찰했다. 장기 거부가 발생하자 청색증, 홍반, 피부 이식 부위의 손실 같은 증상이 나타났다.

연구진은 기증 쥐로부터 혈액 샘플을 채취했다. 그리고 적혈구를 구성하고 있는 말초혈액 세포와 백혈구, 혈소판을 검사했다. 말초혈액 단핵구 세포(PBMCs)를 분리한 후 수지상 세포와 구분했다. PBMCs는 림프구와 단핵 백혈구 같은 둥근 세포핵을 가진 세포다.

구분 결과

기증 쥐에게 CD103+ 수지상 세포라는 특정 세포가 존재하기 때문에 피부 이식 거부 반응이 나타난 것이라고 연구진은 설명했다. 기증 장기에 있는 이 세포로 인해 피부 이식 부위에서 급성 거부 반응이 촉발되는 한편, 이 세포가 결핍돼 있으면 거부 반응 증상이 제한돼 촉발된다. 연구팀은 수지상 세포가 피부 이식 거부반응에서 중요한 역할을 하고 있다고 강조했다.

연구진은 새로운 정보를 가지고 세포가 촉발한 거부 반응을 완화시킬 수 있는 새로운 가능성을 연구했다. 그리고 또 다른 연구 환경에서 이식을 하기 전 항염증성 미코박테리아 단백질을 가지고 이식용 피부 조각을 배양했다. 배양 후에는 실험쥐에 피부 조각을 이식했다. 그 결과, 처치하지 않은 이식용 피부 조각에 비해 피부가 오래 생존할 수 있다는 것을 확인했다.

연구진은 마치-1(March-1 )이라는 효소가 기증 쥐 이식 피부의 수지상 세포의 성숙을 억제했다고 설명했다. 그리고 인간 피부 이식에 대한 접근법을 테스트하고 항염증성 단백질이 장기 거부 반응의 징후를 완화한다는 것을 관찰했다.

"오늘날 대부분의 치료는 거부 반응을 예방하기 위해 면역억제치료제를 사용하는 등 수혜자 측에 집중되어 있다. 우리 연구팀이 제시하는 것은 이식 전에 기증자 장기를 직접 치료해 거부 반응에 길들이는 보완적 전략이다. 이 방법은 면역 억제제를 조절할 수 없는 면역체계에 초점을 두고 있기 때문에 많은 장점이 있다"고 이번 연구의 저자 레오나르도 V. 라일라 박사는 설명했다.

연구팀은 새로운 피부 이식 방법의 효능과 안전성을 점검하기 위해 추가 테스트를 진행 중에 있다. 결과가 성공적일 경우 사람을 대상으로 한 1상 임상시험을 진행할 계획이다.

피부 이식에 관해

피부 이식에는 두 가지 기본적인 유형, 부분층 피부 이식과 전층 피부 이식이 있다.

부분층 피부 이식에서는 외과의가 기증자의 피부에서 표피와 진피 일부를 채취한다. 보통 이식할 피부는 넓적다리나 복부, 둔부 등에서 채취한다. 전층 피부 이식에서는 기증자의 팔뚝이나 사타구니 같은 부위에서 표피와 진피를 채취한다.

둘 사이의 차이점은 채취할 피부 크기다. 부분층 피부 이식은 넓은 면적에 적용되기 때문에 이식 부위가 큰 반면, 전층 피부 이식은 상처 난 부위가 그보다 작다.

피부 이식은 다른 장기에 비해 거부 반응률이 상당히 높다. 피부 이식을 받은 환자는 거부 가능성을 예방하기 위해 면역억제제를 처방 받을 필요가 있지만, 이 치료제를 복용하는 것은 감염 위험이나 이식한 장기 기능 손실 같은 중증의 부작용을 유발할 수 있다. 그러나 환자가 면역억제제를 복용하지 않는 경우, 장기 거부 반응이 나타날 가능성이 매우 높아진다,

[메디컬리포트=김효은 기자]