분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2009-04-27 09:48:26 , Hit : 5148
 재조합 단백질을 이용한 iPS 세포의 제작


KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-04-24

미국 스크립스 연구소 (Scripps Institute)와 독일의 막스프랑크 연구소 (Max Planck Institute for Molecular Biomedicine)을 포함한 공동 연구팀이 세포에 유전자를 삽입하지 않는 방법을 개발하여 새로운 형태의 유도형 만능 줄기세포 (induced pluripotent stem cells; iPS cells)를 제작하는 것에 성공했다고 한다. 이것은 미국의 과학잡지인 “Cell Stem Cell”의 on line 판을 통해 2009년 4월 23일 (미국시간)에 공개되었다.

2006년 일본 교토대학의 야마나카 (山中伸?) 교수가 세계에서 최초로 성공시킨 iPS 세포의 제조법은 마우스의 체세포에 4개의 전사 인자 유전자들 (Oct4, Klf4, Sox2, c-Myc)을 레트로바이러스 벡터를 이용하여 삽입시킴으로써 다양한 기관으로 세포를 분화시킬 수 있었다 (GTB2006080487). 하지만, 이는 세포의 염색체 내에 삽입된 유전자에 의해 암화를 유발할 수 있다는 것이 문제점으로 지적되어 왔다. 그로 인해서 이를 극복하기 위해서 최근 세계 각국의 연구팀들이 다양한 방법을 이용하여 연구를 진행한 결과, 비바이러스성 벡터인 비삽입성 에피솜 벡터 (non-integrating episomal vector)를 이용하여 사람의 iPS 세포를 만드는데 성공했음은 물론, 외부로부터 인공적으로 삽입시킨 유전자를 완전히 제거하는 것에 성공했으며 (GTB2009031611), 레트로바이러스에 삽입시킨 유전자들과 이들의 miRNA (ES cell?specific cell cycle?regulating (ESCC) miRNAs; ESCC miRNAs)의 조합을 사용함으로써 안전성이 향상된 iPS 세포를 만들어내는 것에 성공한 바 있다 (GTB2009040512).

이번에 미국과 독일의 공동 연구팀은 보다 안전성이 높은 방법을 개발하였는데, 기존의 방법들과 같이 외부에서 유전자를 세포에 도입시키는 대신에 전사 인자 자체를 E. coli에서 생산하여 정제 후 세포에 도입시키는 방법을 사용하였다. 이번에 개발된 iPS 세포의 제작법은 어떻게 활성을 보유한 단백질의 E. coli에서 생산하는 가, 또한, 생산된 재조합 단백질을 어떻게 효율적으로 세포 내에 도입시키는 가의 두 가지 핵심적인 기술을 필요로 한다. 연구팀은 기존의 연구 성과들을 응용하였는데, 생산된 단백질의 세포 내로의 도입 효율을 높이기 위해 poly-arginine (11개로 구성된 Arg 사슬)을 부가하도록 설계하였으며, 이 재조합 단백질들을 E. coli에서 효과적으로 생산 및 리폴딩하는 것에 성공하였다. 이렇게 E. coli를 이용하여 생산한 재조합 전사인자들을 마우스 배아 섬유아세포 (Mouse Embryonic fibroblasts; MEFs)에 처리하여 6시간 내에 도입시킨 위의 4가지 전사인자 단백질들이 세포핵으로 들어간 것을 확인하였다. 또한, 이렇게 제작된 세포를 약 1개월 동안 배양하자 형태와 성질이 iPS 세포에 근접한 세포로 만드는 것에 성공하였으며, 이를 마우스의 수정란에 이식하여 심장과 간, 뇌 및 생식세포 등으로 분화한다는 사실을 확인하였다고 한다 (첨부 논문 참조).

위 연구 성과는 아직 마우스를 이용한 단계에서의 성공으로 사람에게 적용하기까지는 아직도 많은 부분들을 확인 및 검토해야 할 필요성이 있으나, 재생의료에 사용이 가능한 보다 안전한 iPS 세포의 제작을 위한 새롭게 개발된 개량법으로써 세계적인 주목을 받을 것으로 기대된다.

참고 논문: Hongyan Zhou, Shili Wu, Jin Young Joo, Saiyong Zhu, Dong Wook Han, Tongxiang Lin, Sunia Trauger, Geoffery Bien, Susan Yao, Yong Zhu, Gary Siuzdak, Hans R. Scholer, Lingxun Duan and Sheng Ding, Generation of Induced Pluripotent Stem Cells Using Recombinant Proteins, Cell Stem Cell, 23 April 2009.









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