분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2009-06-01 09:37:22 , Hit : 4301
 임상적으로 사용할 수 있는 유도만능줄기세포 개발


KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-05-29

미국과 한국의 과학자들은 오늘 안전하며 임상적으로 환자에게 적용 가능한 맞춤형 줄기세포를 개발하는데 성공했다고 발표했다. 만일 이들 연구자들의 성과가 성공적이라면 2년 안에 유도만능줄기세포 (induced pluripotent stem cell, iPS)는 신체의 어떤 세포로도 발달이 가능하고 척추손상에서 당뇨병까지 다양한 질환을 치료하는데 사용될 수 있을 것이다. 인간줄기세포는 1998년 미국의 위스컨신 대학 매디슨 (University of Wisconsin, Madison)의 연구자인 제임스 톰슨 (James Thomson)에 의해 인간배아로부터 분리되었다. 연구자들은 이후 배아를 사용하지 않고 만능세포를 만들어내는 시도를 해왔다. 2007년에 일본 교토대학의 신야 야마나카 (Shinya Yamanaka) 교수는 성인의 세포를 재프로그램할 수 있는 네가지 유전자를 이용하여 배아와 같은 만능세포인 유도만능줄기세포를 만들어내는데 성공했다. 하지만 이들 유전자와 유전자를 이용하는데 사용한 바이러스는 악성종양을 일으킬 수 있다.

최근 캘리포니아의 라홀라 (La Jolla)에 위치한 스크립스 연구소 (Scripps Research Institute)의 셴 딩 (Sheng Ding)의 연구팀은 실험용 생쥐에서 이들 유전자에 의해 만들어지는 단백질을 이용하여 유사한 재프로그램이 가능하다고 주장했다 < Zhou, H. , et al. Cell Stem Cell 4, 381? 384 (2009)>. 오늘 다른 연구팀도 성공적으로 인간세포에서 동일한 단백질을 이용하여 재프로그램을 할 수 있다고 발표했다. 이 재프로그램된 세포는 만능세포의 중요한 성격인 테라토마 (teratomas), 즉 다양한 형태의 세포로 이루어진 종양덩어리를 실험용 생쥐에 주입하여 만들어낼 수 있었다고 주장했다. 이들의 연구결과는 <Cell Stem Cell>지에 발표되었다.

이번 연구의 공동저자인 메사추세프의 우스터 (Worcester)의 <줄기세포 및 국제재생의학 연구소 (Stem Cell and Regenerative Medicine International)>의 로버트 란자 (Robert Lanza)는 야마카카의 첫번째 노력은 라이트 형제가 처음으로 비행에 성공한 것과 같은 도약이었다고 평가했다. 그는 “우리는 마침내 첫번째 항공기를 만들어낸 것과 같다”고 말했다. 하지만 세밀한 조정이 필요하다고 란자는 주장했다. 예를 들어 이 단백질은 인간의 배아 신장세포에서 생산되고 이 세포의 전체 세포추출물을 이용할 수 있다. 이러한 과정의 효율성증가와 세포주의 적절한 성격의 확인은 전체 세포추출물의 사용대신 이들 단백질을 정제하는 것이 필요하다.

란자는 그는 내년 중반에 미국 식약청에 대한 허가신청을 계획하고 내년 말부터 임상실험을 추진할 계획이다. 그의 회사는 조혈질환과 혈관 질환에 집중하게 될 것이라고 밝혔다. 하지만 하버드 의대의 퇴행성 신경질환 전문가이며 이번 연구의 공동저자인 김 광수 (Kwang-Soo Kim)는 좀더 조심스럽게 접근하고 있다. 그는 “우리는 좀더 많은 연구가 필요하다”고 말했다. 그는 서울의 <차 줄기세포 연구소 (CHA Stem Cell Institute)의 공동연구자로 활동하고 있으며 이번 연구는 오직 새롭게 만들어진 섬유아세포를 사용했고 성체 조직을 대상으로 반복되어야 한다고 말했다. 그리고 안정적인 세포분화를 통해 임상적으로 필요한 세포형태를 만들어내는 것이 필요하다고 주장했다. 아직도 김광수 박사는 임상실험은 가까운 미래까지 기다려야 한다고 말했다.

재프로그램 작업 후에 제거할 수 있는 유전자를 사용하는 기술을 발표한 톰슨은 임상적인 일관성은 현재 낙관적인 관점보다는 좀더 어려운 작업이 될 것이라고 말했다 < Yu, J. et al. Science 324, 797? 801 (2009)>. 그는 “유전적인 변화와 연관된 위험은 이 세포가 오랜기간에 걸쳐 배양되어 재프로그램 방법자체의 위험보다는 훨씬 더 위험할 수 있다. 이번 연구는 새로운 이정표를 보여주지만 아직 끝난 것은 아니다”고 톰슨은 말했다.

이번 연구결과는 야마나카의 최초연구결과에 이어서 임상적으로 적용가능한 유도만능세포를 만들어내는데 있어서 매우 혁신적인 단계에서 해야할 것을 결정해야하는 어려운 과제를 보여준다. 란자는 그의 연구결과와 딩의 연구결과를 분리하면서 박테리아 대신에 단백질을 생산하는 포유류 세포를 사용하는 것은 엄청난 차이를 보인다고 주장했다. 특히 단백질의 형태형성과 용해성이 그것이다. 그는 “또한 인간과 쥣과 실험동물의 차이점이 존재한다. 단백질 염기서열과 타이밍 그리고 실험실 방법론의 차이가 그것이며 이 모든 것이 성공과 실패를 나눌 수 있는 중요한 요소가 된다”고 말했다.

하지만 딩은 이들 연구의 차이에 대해서 저평가하면서 인간에 대한 적용은 ‘놀라운 일이 아니다’고 말했다. 모든 연구자들은 표분적인 유도만능줄기세포는 아직도 결정된 것이 아니라는데 동의하고 있다. 란자는 그의 기술에 대한 지적재산권은 10년 전에 성체세포를 재프로그램하는 다양한 방법이 포함되어 있으며 세포를 관통하는 펩티드의 사용을 포함하고 있다. 그는 “어떻게 이 문제가 해결될 지 알 수 없다. 하지만 우리는 유리한 위치에 있다”고 말했다. 란자는 많은 비용이 들어가는 단백질에 의존한 실험이었지만 이것은 적절한 비용이 들어가는 치료법으로 발전될 것이라고 주장했다. 그는 “현재 이 단백질을 정제하고 생산단위를 증가시키려는 노력이 이루어지고 있다. 시장화되는 시기에 도달하면 합리적인 가격이 될 것이다”고 말했다.

출처: <네이처> 2009년 5월 28일
참고자료: Kim, D. et al. Cell Stem Cell advance online publication doi:10.1016/j.stem.2009.05.005 (2009).







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