건국대 한동욱 교수 연구팀, 기존 줄기세포 한계 극복한 세포 발견

건국대 한동욱 교수 연구팀과 독일 막스플랑크연구소가 공동으로 주도한 이번 연구는 체세포에 신경줄기세포의 특이 유전자를 이용해 '유도신경줄기세포'를 생산하는데 성공했다.

한 교수팀은 생쥐의 체세포에 신경줄기세포의 특이적인 유전자를 삽입해 뇌 조직으로부터 나온 신경줄기세포와 유사한 세포를 생산했는데, 이 세포에 '유도신경줄기세포'라는 이름을 붙였다. '유도신경줄기세포'는 난자 직접 채취, 종양 생성, 자기분화능력 없는 세포 생성 등 기존 연구방식의 문제점을 모두 개선했다는 데 의의가 있다.

체내의 모든 세포로 분화될 수 있는 배아줄기세포는 치매 등 난치성 질환을 치료할 수 있는 무한한 잠재력이 있다. 그러나 면역거부반응과 난자를 이용해야 하는 윤리적인 문제로 인해 그 사용이 제한된다.

이러한 문제점을 해결하고자 환자로부터 얻은 체세포를 배아줄기세포와 유사한 상태로 유도하는 연구(체세포 역분화)가 활성화되고 있다. 역분화는 줄기세포가 하위세포로 변이하는 분화와는 반대로, 체세포를 인위적으로 배양해 다른 세포로 분화가 가능한 상태로 만드는 과정이다.

지난 2006년 일본 교토대 야마나카 교수 연구팀이 최초로 체세포 역분화 유전자를 삽입해 배아줄기세포와 매우 흡사한 유도만능줄기세포 생산하는데 성공한 바 있다.

그러나 유도만능줄기세포는 분화과정에서 소량의 미분화세포가 잔류해 세포를 이식하는 과정에서 종양(암)이 생성될 수 있는 문제점이 있었다. 따라서 최근 학계에선 역분화 과정을 거쳐 유도만능줄기세포로 만들지 않고, 직접적으로 세포를 치료할 수 있는 직접전환(리프로그래밍) 기술이 활발히 연구되고 있다.

직접전환 기술을 이용할 경우에도, 자기재생능력이 없는 세포들이 생성돼 시험관에서 일정기간 이상 배양이 어려울 뿐 아니라 세포치료에 필요한 충분한 양을 확보하기 힘들다는 문제가 있었다.

한 교수팀이 개발한 유도신경줄기세포는 시험관에서 1년 이상 장기 배양이 가능해 자기재생능력이 증명되었고, 분자생물학적 측면에서도 뇌 조직으로부터 나온 신경줄기세포와 일치했다. 또한 생쥐의 뇌 조직에 '유도신경줄기세포'를 주입한 실험에서 어떠한 종양도 형성되지 않고 다양한 신경세포로 분화돼 정상적인 분화능력도 확인됐다.

한동욱 교수는 "이번 연구는 체세포를 성체줄기세포로 직접 역분화한 첫 번째 사례로서, 기존의 유도만능줄기세포를 이용한 치료의 가장 큰 문제점인 종양 형성의 문제점을 극복했다"며 "향후 '유도신경줄기세포'를 통해 치매 등 뇌질환과 척수손상 등 치료에 핵심기술로 활용될 것으로 기대된다"고 말했다.

한편, 이번 연구결과는 과학전문지 '셀(Cell)'의 자매지인 '세포줄기세포지(Cell Stem Cell)' 온라인판에 3월 22일자로 게재됐다.

박계현기자 kopila@inews24.com