국내 연구진이 유도만능줄기세포를 이용한 역분화와 재분화를 통해 유전정보결핍으로 인한 유전질환인 프래더윌리 증후군 원인유전자의 발현조절 가능성을 밝혀냈다.
이번 연구는 증상에 대한 치료 외에는 근본적인 치료법이 없는 실정에서 원인유전자의 DNA 메틸레이션을 조절하는 방식의 치료방법개발을 위한 단서가 될 것으로 기대된다.
건국대학교는 동물생명공학과 도정태 교수(사진)와 독일 막스플랑크연구소 한스 슐러 교수가 공동으로 수행한 이번 연구에 건국대학교 동물생명공학과 김민정 박사가 제1저자로 참여했으며, 저널 오브 셀 사이언스(Journal of Cell Science) 3월 22일자 온라인판에 게재됐다고 전해왔다.
건국대의 이번 연구는 교육부(장관 서남수)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 일반연구자지원사업(기본) 등의 지원으로 수행됐다는 것이 사측의 설명이다. (논문명 : Conversion of genomic imprinting by reprogramming and redifferentiation)
일반적으로 염색체 한 쌍은 각각 부계와 모계 양쪽에서 정보를 받지만 일부 유전자의 경우 한쪽에서만 정보를 받도록 부계 혹은 모계 어느 한쪽 염색체 일부는 DNA 메틸레이션 등을 통해 잠겨있다.
프래더윌리 증후군의 원인유전자인 Snrpn과 Ndn도 부계에서만 정보를 받도록 모계 유전자는 비활성화돼 있다. 따라서 부계에서 해당 유전자가 소실된 프래더윌리 증후군의 경우 모계에서 이를 보완해 줄 수 없어 문제가 발생한다. 이에 연구팀은 잠겨있는 모계의 유전자를 활성화시키는 새로운 관점으로 접근했다.
연구팀은 처녀생식세포를 역분화시켜 유도만능줄기세포로 유도하고 이를 다시 신경세포로 재분화시키는 과정에서 Snrpn과 Ndn 유전자 부위의 DNA 메틸레이션 패턴의 변화를 관찰했다.
그 결과 줄기세포와 같은 만능성을 획득하는 역분화 과정에서 메틸기가 떨어져 나가고 다시 신경세포로 재분화시키는 과정에서도 메틸기가 다시 결합하지 않는 것이 확인됐다.
메틸기가 결합돼 발현이 억제된 이들 유전자가 역분화와 재분화 과정에서 메틸기가 떨어져 나가면서 발현이 회복됨을 확인했다.
이처럼 역분화와 재분화의 과정에서 당초 비활성화 돼 있던 유전자가 다시 활성화될 수 있다는 점을 이용해 환자의 피부세포를 분화되기 이전 상태로 되돌린 후 이를 Snrpn과 Ndn이 발현되는 정상적인 신경세포로 다시 분화시켜 이식하면 근본적인 치료법이 될 수 있을 것이라는 설명이다.
한편, 연구팀은 2009년에 이번 연구결과의 토대가 된 처녀생식 유래 체세포를 이용한 유도만능줄기세포 확립에 대해 Stem Cells 지에 논문을 게재한 바 있다.
도 교수는 “유전체 각인을 연구할 수 있는 모델세포를 제공할 수 있다는 점도 이 연구의 중요한 결과”라며 “이 연구는 생쥐에서 수행된 연구이지만 임상에 적용될 경우 유전질환의 치료 연구의 유용한 수단을 제공할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
