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KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-04-30
두 연구진이 각각 독립적으로, 성인의 세포로부터 복제된 배아에서 줄기세포주를 만들어냈다. 그들의 성공은 퇴행성질환을 앓는 환자를 위해 환자특이적 대체조직(patient-specific replacement tissues)을 만들어내는 데 기여할 것으로 보인다. 예컨대 1형당뇨 환자의 췌장세포를 대체하는 일이 현실화될 수 있을 것이다. 그러나 그러한 세포가 치료법으로 검증받으려면 정밀한 후속연구가 요망된다.
복제된 인간배아에서 줄기세포주를 만들어내는데 최초로 성공한 사람은 작년 5월 미국 오리건 보건과학대학의 수크라트 미탈리포프 박사다(http://www.nature.com/news/human-stem-cells-created-by-cloning-1.12983). 그가 만들어낸 줄기세포는 태아나 생후 8개월 된 유아의 게놈을 보유하고 있었으며(참고 1), 좀 더 나이 먹은 사람들에게도 이 방법이 가능할지는 불투명했다. 또한 그의 논문에서 몇 가지 오류가 발견됐지만, 연구의 타당성에는 영향을 미치지는 않는 것으로 인정받았다(http://www.nature.com/news/fallout-from-hailed-cloning-paper-1.13078).
이제 두 연구진이 각각 독립적으로 성인에게서 만들어낸 배아줄기세포(ES세포)의 성공을 알렸다. 지난 4월 17일 대한민국 차병원의 정영기/이동률 교수 연구팀은 Cell Stem Cell에 기고한 논문을 통해, "35세 및 75세의 건강한 남성으로부터 배아줄기세포를 복제했다"고 발표했다(참고 2). 그리고 4월 28일, 뉴욕 줄기세포재단 연구소의 디터 에글리 박사가 이끄는 연구진은 Nature에 실린 논문에서, "1형당뇨를 앓는 32세 여성의 DNA가 포함된 복제배아에서 ES세포를 만들어냈다"고 발표했다. 디터 박사 연구진은 또한, 이 ES세포를 인슐린생성세포로 분화시키는 데까지 성공했다고 밝혔다(참고 3)
(1) 핵치환
복제된 배아를 만들기 위해, 세 연구진(미탈리포프 박사 포함)은 모두 체세포핵치환(SCNT: somatic-cell nuclear transfer)이라는 최적화된 실험실 기법을 이용했다. SCNT란 환자의 세포에서 추출한 핵을, 핵이 제거된 인간의 미수정란에 이식하는 것을 말한다. 이렇게 하면 세포가 배아상태(embryonic state)로 되돌아가게 된다. SCNT는 1996년, 이언 윌머트 박사가 복제양 돌리를 만드는데 사용한 기법이다.
"SCNT가 성체세포에도 적용된다"는 사실이 세 연구소의 연구를 통해 입증됨으로써, ES세포 분야는 거대한 걸음을 내딛게 되었다. "최근 일련의 연구들이 성공한 것은 여러 가지 면에서 중요한 의미가 있다"고 영국 MRC 국립의학연구소의 로빈 러벌-뱃지 박사(줄기세포생물학)는 논평했다.
현재 ES세포를 이용한 세포요법의 임상시험은 iPS세포를 이용한 세포요법보다 보건당국의 허가를 받기가 쉬울 것으로 보인다. 왜냐하면 iPS세포에 비해 ES세포는 변동성이 작기 때문이다. 비복제 ES세포를 이용한 척수손상 및 눈질환 치료방법은 이미 인간을 대상으로 임상시험된 바 있다. 그러나 상당수의 ES세포주가 시험관아기 시술과정에서 남은 배아를 이용하여 만들어진 반면, 복제된 성체세포에서 유래하는 ES세포는 환자와 유전적으로 일치하기 때문에, 이식 후에 거부반응을 일으킬 위험이 작다는 장점이 있다.
(2) 윤리적 문제
러벌-뱃지 박사에 의하면, 복제된 배아는 다른 곳에도 유용할 것이라고 한다. 즉, 복제된 배아는 특히, 성체세포의 역분화 기술을 향상시키고, 초기배아에 특이한 세포(예: 태반을 형성하는 세포)를 연구하는데 기여할 것으로 보인다. 그러나 `이번 연구를 계기로 하여, 많은 연구인력이 복제배아 줄기세포 쪽으로 이동할 것`이라고 기대하는 전문가들은 별로 없다. 이 기술은 가격이 비싼 데다가, 기술적 난이도가 높고 윤리적으로도 문제가 있기 때문이다. 더욱이 인간의 난자를 구하려면, 건강한 여성을 대상으로 침습적 절차를 밟기 위해 보건당국의 허가를 받아야 한다. 이 경우 해당 여성들은 시간과 불편함에 대한 대가를 지불받게 된다.
"지금으로부터 약 10년 전까지만 해도, 복제된 배아에서 인간 ES세포를 만드는 것은 가장 각광받는 연구분야였다. 그러나 iPS 세포가 등장한 후, 대부분의 줄기세포 생물학자들은 편리하다는 이유로 iPS 세포 쪽으로 우루루 몰려갔다. 그러나 나는 그러지 않았다. 나는 `한 가지 방법만으로 중요한 질병을 고치려고 시도하는 태도는 올바르지 않다`고 생각했다"고 에글리 박사는 말했다.
에글리 박사는 iPS 세포가 신약개발과 기초연구에 도움이 될 거라는 점을 부인하지 않는다. 그러나 iPS세포와 ES세포 중 어느 것이 질병치료에 적합한지는 판가름나지 않았다는 것이 그의 생각이다. "만일 당신에게 선택권이 주어진다면, 당신은 iPS세포보다 ES세포를 선택할 것이다. 왜냐하면 iPS 세포는 종종 완벽한 역분화를 하지 못하거나, 역분화 도중에 뒤틀려 안정성이 떨어질 수 있기 때문"이라고 그는 말했다.
"설사 ES세포가 질병치료에 적합한 것으로 입증되더라도, 각각의 환자들을 위해 맞춤식 ES세포주를 만드는 것이 반드시 필요하지는 않다. 내가 구상하는 것은 조직 대체를 원하는 환자들을 위해 줄기세포 은행을 설립하는 것"이라고 Cell Stem Cell 논문의 공동저자인 어드밴스드셀테크놀로지(Advanced Cell Technology: 매사추세츠주 말버러 소재 바이오 업체)의 최고과학책임자(CSO)인 로버트 란자 박사는 말했다.
(3) 악당 과학자들
그러나 ES세포가 치료에 사용되는 것은 아직 먼 훗날의 이야기다. 첫째, 과학자들은 동일한 사람에게서 유래하는 IPS 세포와 ES세포를 비교하여, 어느 것이 신약개발이나 대체조직 생성에 적합한지를 평가해야 한다. 이 평가과정은 현재 진행 중이지만, 미국의 경우에는 그렇지 못하다. 왜냐하면 미 연방정부가 복제된 ES세포에 대한 연구비를 지원하지 않고 있기 때문이다. 에글리 박사는 최근의 잇단 연구결과 발표를 계기로 과학자들이 ES세포 분야로 복귀하거나, 정부의 연구비 지원이 늘어나기를 바라고 있다. 그러나 그는 ES세포 기술의 발전속도가 더딜 수도 있다고 경고한다. "ES세포 분야가 그동안 잃은 것을 회복하려면 시간이 좀 필요하다"고 그는 말했다.
그러나 ES세포에 대한 여론은 좋지 않다. 대중은 ES세포가 인간의 아기를 복제하는데 사용될 수 있으며, 그것은 매우 비윤리적이라고 생각한다. 많은 국가들은 인간 아기 복제를 불법으로 규정하고 있다. 그러나 미탈리포프 박사에 의하면, 설사 악당 과학자들이 그런 짓을 하려고 해도, 기술적 문제 때문에 성공하지 못할 것이라고 한다. "우린 많은 노력을 해 봤지만, 원숭이를 복제하는 데 실패했다. 지난 몇 년 동안 나는 수백 개의 원숭이 배아를 실험실에서 복제하여 건강한 원숭이의 자궁에 이식해 봤다. 그런데 그 중 하나의 배아가 성공적으로 착상됐지만, 2개월 후에 발육을 멈췄다"고 미탈리포프 박사는 설명했다(참고 4).
※ 참고문헌
1. Tachibana, M. et al. Cell 153, 1228?1238 (2013).
2. Chung, Y. G. et al. Cell Stem Cell http://dx.doi.org/10.1016/j.stem.2014.03.015 (2014).
3. Yamada, M. et al. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature13287 (2014).
4. Sparman, M. L., Tachibana, M. & Mitalipov, S. Int. J. Dev. Biol. 54, 1671?1678 (2010).
http://www.nature.com/news/stem-cells-made-by-cloning-adult-humans-1.15107
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