한국인 과학자가 체세포를 역분화해 유도만능 줄기세포로 만드는 메커니즘을 밝혀냈다.

이는 암 발생 등 부작용 우려가 없는 안전성 높은 환자 맞춤형 줄기세포와 세포치료제 개발 의 가능성을 높인 것으로 평가받고 있다.

6일 건국대(총장 김진규)에 따르면 건국대 동물생명공학과 학부와 석, 박사 출신으로 독일 막스프랑크 연구소 박사 후 연구원인 한동욱 박사 연구팀은 체세포를 이용해 유도만능 줄기세포(induced pluripotent stem cells)를 만드는 과정에서 또 다른 형태의 줄기세포인 착상후 배아 줄기세포(epiblast stem cells)를 생성했고 이를 다시 유도만능 줄기세포로 전환시키는 데 성공했다.

또한 역분화 과정에서 일어나는 일련의 메커니즘으로 배양조건에 따라 역분화와 관련된 분자들이 다르게 작용한다는 사실을 밝혀냈다.

이번 연구결과는 체세포를 이용해 다양한 줄기세포들을 시험관 내에서 만들 수 있다는 사실을 입증한 세계 첫 번째 사례로 꼽히며, 6일 세포생물학 분야의 세계 최고 권위지 '네이처 셀 바이올로지(Nature Cell Biology)' 온라인판에 발표됐다.

특히 줄기세포를 활용한 세포치료와 관련해 암이 발생되는 위험을 없앨 실마리를 제공한 것으로 전문가들은 평가한다.

즉, 특정 세포로 분화하는 과정에서 잔류하는 미분화세포에 의해 일어나는 암 발생을 막기 위해 치료하려는 세포로 직접 역분화시키면 미분화 세포의 잔류가 불가 능해 암 발생이 차단된다는 것이다.

*유도만능줄기세포: 수정란이나 난자를 사용하지 않아 윤리 문제에서 자유로우면서도 분화능력은 배아줄기세포와 비슷한 수준인 줄기세포.

그 동안에는 체세포에 4가지 유전자를 삽입해 곧바로 역분화해 유도만능 줄기세포로 전환해 이를 세포치료와 이식을 위해 특정 세포로 분화하는 과정에서 잔류하는 미분화세포에 의해 암 발생 등의 부작용이 발생하는 문제가 있었다.

이번 연구의 핵심(그림)은 유도만능 줄기세포를 만들기 위해 기존에 사용돼온 4가지의 만능화 유전자(Oct4, Sox2, c-Myc, Klf4)를 사용하면서 이 세포들을 특수한 환경에서 배양할 경우 착상후 배아 줄기세포로 유도되고 또 다른 환경에서 배양하면 유도만능 줄기세포로 만들어진다는 것을 실험적으로 입증한 점이다.

따라서 체세포의 배양조건을 달리함으로써 전혀 다른 형태의 줄기세포로 전환이 가능하다는 사실과 체세포의 역분화과정을 원하는 대로 조작할 수 있다는 사실이 이번 연구에서 밝혀진 셈이다.

현재 줄기세포를 활용한 세포치료는 암이 발생되는 위험을 극복할만한 대안이 없어서 답보상태에 있었지만, 이번 연구에서 그 실마리를 찾을 수 있을 것으로 전문가들은 내다보고 있다.

건국대 동물생명공학과 이훈택 교수(건국대 바이오장기연구센터 소장)는 “특정 세포로 분화하는 과정에서 잔류하는 미분화세포에 의해서 일어나는 암 발생을 막기 위해서 치료하려는 세포로 직접 역분화를 시키면 미분화 세포의 잔류가 불가능하여 암 발생이 차단될 것으로 보고 있다”고 설명했다.

이어 “이번 연구결과로 앞으로 줄기세포를 활용하여 세포치료제를 개발하려는 연구가 새로운 차원에서 활발하게 시도 될 것"이라고 예상했다.

한동욱 박사는 “이번 연구가 초기 배아발달과 분화과정 그리고 생식세포의 발달과정을 이해하기 위한 기초가 될 것"이라며 "줄기세포를 이용한 세포 치료제의 개발과정에서 발생될 수 있는 문제점을 극복하기 위한 획기적인 자료가 될 것”이라고 말했다.

특히 이번 연구결과는 최근 각광받고 있는 직접교차분화 (direct reprogramming), 즉, 체세포를 역분화시키지 않고 다른 종류의 체세포로 전환시킬 수 있는 기술을 확립하는데 기초자료로 활용되었으며, 이미 상당한 성과를 거두어 조만간 논문으로 발표할 예정이라고 조심스럽게 밝혔다.

한 박사는 건국대 동물생명공학과에서 학사, 석사, 그리고 박사학위(지도교수 이훈택)를 받았으며, 2008년부터 독일 막스 플랑크 연구소(소장, 한스 쉘러 교수)에서 박사후 연구원으로 근무하고 있다.