가톨릭대학교 약학대학 강한창 교수 연구팀이 국가독성과학연구소 강선웅 책임연구원 연구팀, 순천향대학교 조하나 교수 연구팀과 함께 세포 에너지원인 ATP를 사슬처럼 연결한 고분자 ATP(poly-ATP)를 활용해 저온·동결 보존 후 심근세포와 심장 기능 회복 전략을 제시했다고 18일 밝혔다.

연구팀은 고분자 ATP가 일반 ATP(mono-ATP)보다 세포 밖에서 더 오래 이용 가능한 상태로 남는지, 그리고 특정 효소에 의해 저분자 물질로 분해되는 특성을 확인했다. 혈청이 포함된 조건에서 ATP 활성을 측정한 결과, 1시간 뒤 일반 ATP는 초기 활성의 0.18%만 남은 반면 고분자 ATP는 27.4%를 유지했다.

이러한 차이는 보존 후 기능 회복 실험에서도 나타났다. 액체질소에서 7일간 동결 보존한 심근세포에서는 고분자 ATP 처리군이 일반 ATP 처리군보다 자발적인 전기적 활동을 회복한 세포 비율이 높았다. 쥐에서 적출한 심장을 2~8℃에서 1시간 보존한 뒤 관류해 평가한 실험에서는 고분자 ATP가 좌심실 압력과 수축·이완 속도 등 주요 심장 기능 지표의 회복을 유의하게 개선했다. 반면 일반 ATP의 장기 수준 효과는 제한적이었다.

연구팀은 쥐 심장 조직의 ATP 분해효소 활성이 3차원 심근세포 집합체보다 약 35배 높다는 점도 확인했다. 이는 ATP 공급 전략을 설계할 때 단순한 공급량뿐 아니라 실제 조직의 ATP 분해 능력과 ATP가 이용 가능한 상태로 유지되는 시간을 함께 고려해야 함을 시사한다.

이번 연구는 기존 세포 수준 연구를 적출 심장 모델까지 확장해 ATP 고분자화가 보존 후 장기 기능 회복에 기여할 수 있음을 보여줬다. 향후 장기 보존액과 재생의료용 세포 보존 기술을 보완하는 소재로 활용될 가능성이 있으며, 장기간 보존 및 실제 이식 환경에서의 효과는 후속 연구를 통해 검증할 필요가 있다.

이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단, 범부처재생의료기술개발사업단, 국가독성과학연구소의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘Chemical Engineering Journal’(분야 상위 4%, 영향력지수(IF) 12.5)에 2026년 9월 13일 온라인 게재됐다.