세포를 불멸의 상태로 만들어 iPS의 생성 효율과 속도를 높인다.
KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-08-10
분화된 성체세포의 항암경로를 차단하여 세포를 불멸의 상태(immortality)로 만들면, iPS 세포를 보다 신속하고 효율적으로 만들 수 있다는 여러 개의 연구결과가 동시다발적으로 발표되었다. 이번에 발표된 연구들은 세포의 재프로그래밍과 암의 형성과정이 밀접하게 연관되어 있다는 것을 의미하는 것으로, 학계의 주목을 받고 있다.
2006년 일본 교토대의 신야 야마나카 교수가 유도 다능성줄기세포(iPS cells)를 만드는 데 성공한 이후로, 많은 과학자들은 성체세포를 다능성 상태로 만드는 다양한 방법을 고안해 내었지만, 이러한 방법들은 하나같이 성공률이 매우 낮다는 것이 문제로 제기되어 왔다.(성체세포가 iPS 세포로 재프로그램되는 확률은 1% 미만이다.) 야마나카 교수팀을 포함한 5개의 연구팀은 Nature 8월 9일호(온라인판)에 발표된 논문에서, iPS 세포의 유도 성공률을 100배나 향상시키는 방법을 고안해 내었다고 발표하였다. 그 방법은 p53 경로를 침묵시키는 것이다.(p53은 돌연변이를 예방하고 게놈의 시퀀스를 보존하는 역할을 한다.) 연구진들은 p53 경로에 관여하는 여러 개의 유전자를 녹아웃시킴으로써 p53 경로를 침묵시킨 결과, 피부세포의 10%를 완전한 iPS 세포로 전환시키는 데 성공하였다고 한다.(연구진들은 이를 위하여 흔히 사용되는 4가지의 재프로그래밍 인자를 운반하는 바이러스 벡터를 사용하였다.)
더욱 고무적인 것은 p53 경로를 침묵시키는 것은 기존의 `4가지 인자를 사용한 방법`의 성공률을 높일 뿐만 아니라, 이보다 안전하지만 효율이 떨어지는 방법(2~3개의 인자를 사용하는 방법, 또는 게놈을 변형시키지 않는 플라스미드 벡터를 사용하는 방법)의 성공률까지도 높일 수 있는 것으로 나타났다는 점이다. "재프로그램의 효율을 높인 것은 iPS 세포 분야의 기술수준을 획기적으로 발전시킨 쾌거이다."라고 보스턴 소아병원의 줄기세포 전문가인 조지 데일리(George Daley) 박사는 말했다. 데일리 박사는 이번 연구에 참여하지 않았다.
"이번에 Nature에 동시에 발표된 논문들은 p53 경로가 재프로그래밍 과정에서 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다. p53 경로를 조작함으로써 우리는 재프로그래밍 과정의 효율성과 역동성을 유의하게 증가시킬 수 있었다."고 이번 연구들 중의 하나에 참여한 콘라드 호헤들링거 박사(Konrad Hochedlinger, 메사추세츠 종합병원의 줄기세포 전문가)는 말했다. "이번에 발표된 연구들은 종양형성의 메커니즘을 밝히는 데도 도움이 될 것으로 보인다. p53은 `핵 재프로그래밍`과 `암의 발생` 과정에서 핵심적인 역할을 하는 것으로 밝혀졌으므로, 종양은 줄기세포의 특징을 획득한 세포로 생각될 수 있다. 즉, 암이란 脫분화적인 문제(de-differentiation problem)라고 간주될 수 있다."고 소크 생물학연구소의 이즈피수아 벨몬트(Juan Carlos Izpisua Belmonte) 박사는 말했다.
"이번에 발표된 논문들은 재프로그래밍을 쉽게 할 수 있게 도와주지만, 암과 관련된 유전자를 조작하는 방법을 포함하고 있기 때문에 임상에 적용할 때는 신중을 기해야 한다."고 화이트헤드 생의학연구소의 제이콥 한나 박사는 말한다. 이에 대하여 "이즈피수아 벨몬트 박사는 보다 안전하게 iPS세포를 만들기 위해 p53을 일시적으로 침묵시키는 화학물질을 찾고 있다."고 말했다. 이번 연구 중 2개에 참가한 스페인 국립암센터의 마리아 블라스코(Maria Blasco ) 박사는 치료목적의 iPS 세포를 만들 때는 p53을 제거해서는 안된다고 경고한다. 그녀는 "p53 경로는 DNA가 심각하게 손상된 세포의 증식을 막는다. 따라서 p53이 온전한 iPS 세포는DNA의 손상이 없는 건강한 세포이다." 그럼에도 불구하고, 그녀는 "DNA가 손상된 iPS 세포를 만든다는 것은 다양한 질병의 이해를 돕는 유용한 세포모델을 제공할 수 있다."고 말한다.
Reference: 1. Takahashi, K. & Yamanaka, S. Cell 126, 663-676 (2006).
2. Hong, H. et al. Nature advance online publication doi:10.1038/nature08235 (2009).
3. Utikal, J. et al. Nature advance online publication doi:10.1038/nature08285 (2009).
4. Marion, R. M. et al. Nature advance online publication doi:10.1038/nature08287 (2009).
5. Li, H. et al. Nature advance online publication doi:10.1038/nature08290 (2009).
6. Kawamura, T. et al. Nature advance online publication doi:10.1038/nature08311 (2009).
http://www.nature.com/news/2009/090809/full/news.2009.809.html
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