분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2009-01-13 11:19:40 , Hit : 4928
 바이러스 하나로 성체세포를 유도 다능성 줄기세포로 전환시키는 기술

KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-01-09

보스톤대학 의학부의 과학자들이 유도 다능성 줄기세포(induced Pluripotent Stem cell: iPS)를 보다 효율적으로 만드는 기술을 개발하여 ‘Stem Cells’에 발표했다. 연구팀은 마우스의 섬유아세포를 분리하여 기존 방식처럼 각각의 유전자를 담고 있는 여러 바이러스를 이용하는 대신에 하나의 바이러스에 이들 유전자를 모두 포함시켜서 처리하자 iPS가 생성되었다고 한다. 이번 연구는 기종, 당뇨병, 염증성 장질환, 알츠하이머와 같은 유전성 또는 퇴행성 질환으로 장기가 손상된 환자들이 배아 줄기세포를 이용할 수 없다는 문제점을 해결하는데 도움을 줄 것으로 기대된다.
전 연구에서는 성체세포를 재프로그래밍하기 위해서 Oct4. Klf4, Sox2, cMyc의 4종의 전사인자 유전자를 각각 별도의 레트로바이러스에 도입시켜서 세포로 전달시켰다. 이들 유전자가 성체세포에서 활성화되면 역분화하여 배아줄기세포와 유사한 다능성을 갖게 된다. 그러나 재프로그래밍하기 위해서 복수의 바이러스를 이용하면 유전자 융합(genomic integrations)이 15~20회로 많이 발생하기 때문에 사람에게 적용하기에는 안전성의 문제점이 있다고 한다. 또한 cMyc와 같은 일부 유전자는 발암성을 갖고 있으며 레트로바이러스는 발암유전자를 활성화시킬 수도 있다고 한다.

이런 문제점을 해결하기 위해서 연구팀은 각각의 유전자가 들어있는 4종의 벡터(vector: 바이러스에 도입시키는 유전자 전달체)를 하나의 줄기세포 cassette (stem cell cassette)로 만들었다. STEMCCA라 명명된 이 카세트 벡터는 4종의 유전자에 2A 펩타이드 기술과 내부 리보솜성 부착부위(internal ribosomal entry site: IRES)를 함께 이용하여 만들어졌다. 연구팀이 STEMCCA 벡터를 갖고 있는 렌티바이러스를 섬유아세포에 도입시키자 기존 벡터와 비교하여 iPS 전환효율이 10배나 높아졌다고 한다.

연구를 주도한 Gustavo Mostoslavsky 교수는 “실험실 수준의 연구였지만 iPS를 유도하는데 하나의 카테스벡터를 이용하여 변이 발생율이 줄어듬으로서 iPS의 유전적 안전성이 유지되고 주요 생화학적 특성도 잘 유지되었다.”라고 밝혔다. 논문의 제 1 저자인 Cesar A. Sommer는 “이 카세트 벡터에서 모든 전사인자가 동일하게 발현되도록 설계한다면 더 높은 수율을 올릴 수 있을 것으로 기대된다.”라고 설명했다. 지금까지 다른 연구팀의 결과에서는 수차례 바이러스를 도입시켜서 iPS를 유도하는데 성공했지만 이번 시험에서는 몇 종의 iPS 클론(clone) 들은 바이러스를 1회만 도입시켜서 만들어지는 성과를 냈다고 한다.

지난 2006년에 일본 쿄토대학의 Shinya Yamanaka 교수가 마우스 피부세포에 4종의 유전자를 도입시켜서 만들어낸 배아줄기세포와 유사한 초기 형태의 세포가 iPS 세포이다. 1년 후에 Shinya Yamanaka 교수는 미국 위스콘신 매디슨대학의 James Thomson 교수와 함께 동일한 방법으로 사람의 iPS 세포를 만들어냈다. 인간 iPS 세포는 활용성에서 잠재력이 매우 크다. 배아 줄기세포와 마찬가지로 특정 유전자가 암이나 파킨슨병과 같은 질병을 일으키는지를 밝히는데도 이용될 수 있으며, 유전질환 환자들을 위한 맞춤 치료, 손상된 조직의 재생 등에도 기대되고 있다. 최근에 글로벌 제약회사도 이런 이유로 줄기세포 연구에 투자를 시작하고 있다.







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