골관절염 치료의 가장 큰 한계로 지적돼 온 ‘연골 재생’ 문제에 대해 국내 바이오기업 입셀이 새로운 해법을 제시했다. 유도만능줄기세포 기반 연골세포치료제의 실제 작동 원리를 규명하며, 통증 완화 중심 치료에서 구조 재건 중심 치료로의 전환 가능성을 열었다는 평가다.

입셀은 주사형 iPSC 유래 3차원 연골스페로이드 치료제 ‘MIUChon’을 통해 손상된 연골 부위에서 재생 효과가 나타나는 메커니즘을 전임상 연구로 확인했다고 밝혔다. MIUChon은 초소형 연골 조직체 형태로 관절강 내 주입이 가능하도록 설계된 치료제로, 단일 세포를 투여하는 기존 방식과 달리 조직 구조를 유지한 상태로 손상 부위에 전달되는 것이 특징이다.

골관절염은 연골 손상이 진행되며 통증과 관절 기능 저하를 동반하는 대표적 퇴행성 질환이다. 그러나 연골 조직은 혈관 분포가 거의 없어 자연적인 회복 능력이 제한적이며, 현재 임상 현장에서는 통증 조절이나 염증 완화에 치료가 집중되는 경우가 많다. 이로 인해 연골 자체를 복원하는 치료 전략은 여전히 미충족 의료 수요로 남아 있다.

입셀은 이러한 한계를 극복하기 위해 ‘조직 기반 전달’이라는 접근법을 택했다. MIUChon은 3차원 연골스페로이드가 손상 부위에 물리적으로 부착된 뒤 연골기질 생성을 유도하도록 설계됐다. 회사 측은 이 구조적 전달 방식이 실제 연골 재건과 직결되는 핵심 요소라고 설명했다.

전임상 검증은 쥐와 토끼 등 소동물 모델을 시작으로 비글견과 미니피그 등 사람 관절 구조와 유사한 대동물 모델까지 단계적으로 진행됐다. 연구 결과, 연골 두께와 체적 증가, 결손 부위 회복, 보행 기능 개선이 일관되게 관찰됐다. 영상 분석과 조직학적 평가에서는 주입된 인간 유래 연골세포가 손상 부위에 생착해 새로운 연골기질을 형성하는 양상이 확인됐다.

기전 분석 결과 MIUChon은 두 가지 경로를 동시에 작동시키는 것으로 나타났다. 하나는 결손 부위에 직접 정착해 새로운 연골 조직을 형성하는 ‘직접 재생’ 경로다. 다른 하나는 성장인자 및 항염증 신호를 분비해 관절 내 염증 반응을 완화하고 재생에 유리한 미세환경을 조성하는 ‘간접 작용’ 경로다. 연구진은 이 같은 이중 작용 구조가 기존 주사형 세포치료와 차별화되는 지점이라고 평가했다.

임상 적용을 고려한 안전성 검증도 함께 이뤄졌다. MIUChon은 임상등급 제조 공정을 기반으로 생산됐으며, 잔존 만능성 세포 여부, 유전적 안정성, 종양 형성 가능성 등에 대한 평가를 거쳤다. 면역결핍 동물 모델에서 기형종 형성은 관찰되지 않았고, 유전체 분석에서도 임상적으로 의미 있는 이상 소견은 확인되지 않았다.

입셀 CTO 남유준 박사는 “이번 연구는 iPSC 기반 연골세포치료가 단순한 증상 완화를 넘어 손상된 연골 구조 자체를 재건하는 치료 전략으로 확장될 수 있음을 기전 수준에서 입증한 사례”라며 “전임상 근거를 토대로 임상에서 안전성과 유효성을 단계적으로 검증해 실제 환자 치료 옵션으로 연결하는 데 집중하겠다”고 말했다.

이번 연구는 가톨릭중앙의료원과 가톨릭대학교 의과대학 연구진과의 공동연구로 수행됐다. 논문은 국제학술지 Science Advances 2025년 12월호에 게재됐다. 입셀은 현재 골관절염 환자를 대상으로 한 임상에서 안전성 검증을 완료했으며, 30명 규모의 유효성 평가 임상을 진행 중이다.

이번 연구는 iPSC 기반 연골세포치료가 실제 연골 재생으로 이어질 수 있음을 구조적·기전적으로 입증했다. 조직 생착과 미세환경 개선을 동시에 구현한 접근은 골관절염 치료 전략의 방향 전환을 예고한다. 입셀의 MIUChon은 주사형 세포치료의 한계를 넘어 연골 재건이라는 근본적 목표에 한 발 더 다가섰다. 임상 결과에 따라 차세대 골관절염 치료 옵션으로 자리 잡을 가능성이 주목된다.