분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2008-10-13 10:34:48 , Hit : 5537
 플라스미드 벡터를 이용한 iPS 세포의 제작에 성공

KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2008-10-10

  
다양한 세포들로 분화할 수 있는 능력을 가진 인공 다기능성 줄기세포인 iPS 세포 (induced pluripotent stem cells)는 레트로바이러스를 벡터로 이용하여 특정의 유전자들을 피부세포에 도입시켜 제작한다 (GTB2006080345). 개발된 iPS 세포를 실질적으로 재생의료에 적용하기 위해서는 제작 효율의 개선 및 안전성 등의 아직도 해결해야 할 많은 과제들이 남아있다. 이들 과제를 해결하기 위해서 전세계 연구진들의 경쟁은 가속화되고 있는 실정이다. 필수 유전자를 도입하기 위해서 초기에 사용되었던 레트로바이러스를 벡터로 사용할 경우에는 염색체 DNA에 이들 바이러스가 삽입되어 안정된 발현을 유지하지만, 레트로바이러스는 염색체에 무작위적으로 삽입되는 특성을 가지고 있어 암 등 유전자 이상을 초래할 수 있다는 가능성이 제기되어 왔다.

2008년 9월 25일 발표된 기사에 따르면 (“Stem Cells without Side Effects”, http://www.technologyreview.com/Biotech/21430/page1/), 미국 하버드 의과대학 줄기세포 연구소의 연구팀은 iPS 세포의 제작에 필수적인 유전자들을 레트로바이러스가 아닌 아데노바이러스를 벡터로 이용하여 세포 내로 도입하는 방법에 성공하였다고 한다. 연구팀은 마우스의 간세포를 이용하여 일본의 야마나카 교수팀이 사용한 4종류의 유전자를 아데노바이러스에 삽입한 후 세포에 처리하여 iPS 세포의 제작에 성공하였다. 아데노바이러스를 벡터로 사용할 경우 염색체에 삽입되지 않고 일시적인 발현만을 보여주어 부작용에 대한 염려를 줄일 수 있다. 그러나, 위 연구팀이 사용한 방법은 레트로바이러스에 비해 iPS 세포의 제작 효율이 매우 낮다는 점과 피부의 섬유아세포를 대상으로 한 iPS 세포의 제작에는 실패하였다고 한다.

이번에는 iPS 세포의 개발자인 일본의 야마나카 교수팀은 유전자를 도입할 때 환상의 DNA 이중 나선으로 구성된 플라스미드만을 이용하여 바이러스 벡터의 사용에 따른 부작용에 대한 가능성을 배제시킴으로써 보다 안전한 iPS 세포의 제작에 성공하였다고 미국의 과학잡지인 “Science”에 2008년 10월 10일자로 on line 판으로 게재되었다.

야마나카 교수팀은 iPS 세포의 제작에 반드시 필요한 3가지의 유전자 (Oct3/4, Sox2, Klf4)를 하나의 플라스미드에 삽입하고 제작 효율을 향상시키는 한 가지의 유전자 (c-Myc)를 별도의 플라스미드에 넣은 후 이들 두 개의 플라스미드를 마우스 태아의 피부세포에 4회에 걸쳐 도입시켰다. 실험 개시일로부터 25일째에 되는 날에 iPS 세포의 제작에 성공하였다고 한다. 제작된 iPS 세포의 염색체를 조사한 결과 외부로부터 유전자가 도입된 흔적이 없다는 사실을 확인하였다고 한다. 그러나, 레트로바이러스 벡터를 이용한 유전자의 도입에 비해서 iPS의 제작효율이 1~10%로 매우 낮다는 점은 해결되어야 할 것으로 보인다.

위 연구 성과에 따라서 부작용의 위험성이 적고 산업화가 가능한 플라스미드를 이용해서 iPS 세포의 제작에 성공함으로써 재생의료의 실현을 향해서 한걸음 더 전진하는 계기가 되었으며, 사람의 피부세포에 대한 기술의 적용이 기대된다.
한편, 쿄토대학의 야마나카 신야 교수가 개발한 iPS세포의 제작방법에 대한 특허가 최근 일본에서 등록되었으며 (GTB2008090441), 재생의료에 큰 파장을 불러일으킬 iPS 세포의 제작에 관한 특허권을 둘러싼 국제특허의 취득이 가능 여부 및 야마나카 교수팀이 취득한 특허권의 권리가 어디까지 미칠지 등이 앞으로의 쟁점이 될 것으로 예상된다.

그림. 녹색 형광 마커로 염색된 마우스의 배아 줄기세포.








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