KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-06-02
미국 설크 생물학연구소 (Salk Institute for Biological Studies)의 연구자들은 재생의학분야에 발전을 이룰 수 있는 개가를 올렸다. 이들은 인간의 유전질환을 유전자 치료법과 유도만능줄기세포 (iPS) 기술을 결합하여 치료하는데 성공했다. 이번 연구는 실험실에서 임상분야로 이동하는데 결정적인 이정표 역할을 하게 될 것이다.
이번 연구를 이끈 스페인의 바르셀로나 재생의학센터 (Center of Regenerative Medicine in Barcelona, CMRB)의 소장이며 유전자 발현실험실의 교수인 후안-카를로스 이즈피술아 벨몬테 (Juan-Carlos Izpisua Belmonte)는 “인간 줄기세포가 처음으로 배양접시에서 배양된 지 10년 이 지났다. 이 분야에서 연구자들의 희망은 유전적으로 질병을 치료할 수 있으며 유도만능줄기세포를 만들어 질병이 발생하는 곳에서 필요한 세포로 분화하여 임상적인 치료를 수행하는 것이다”고 말했다.
비록 여러 가지 연구를 통해서 실험용 생쥐에서 이러한 접근법의 효율성을 보여준 바 있지만 인간에게서 이것이 유용한지 여부는 아직 검증되지 않았다. 설크 연구소의 연구결과는 이 기술이 인간의 세포에서도 유용할 수 있다는 점을 보여준 첫번째 사례가 된다. 설크 연구소의 유전학 실험실 교수인 인더 버마 (Inder Verma) 박사와 함께 벨몬테 연구팀과 스페인의 CIEMAT의 연구팀은 공동연구를 통해서 감염이나 산소공급 그리고 혈액 응고에 대항할 수 있는 신체의 능력에 문제가 생긴 일련의 혈액비정상에 원인이 되는 유전적 질환인 선천성 재생불량성 빈혈 (Fanconi anemia, FA)에 집중하기로 결정했다. 13가지 선천성 재생불량성 빈혈 유전자 중에서 하나가 돌연변이를 일으켜 이 질환은 골수질환이나 백혈병 그리고 다른 암과 연관된다. 이러한 혈액문제를 해결하기 위해 골수이식을 받은 이후에도 환자들은 암이나 다른 질병에 걸릴 위험이 높다.
선천성 재생불량성 빈혈환자의 머리카락이나 피부세포를 채취하여 연구자들은 환자의 세포에서 버마의 실험실에서 개발된 유전자 치료기술을 이용하여 환자의 세포에서 돌연변이를 일으킨 유전자를 치료했다. 이들은 그리고 치료된 세포를 성공적으로 재프로그램하여 OCT4, SOX2, KLF4 그리고 cMYC의 네가지 전사요소의 결합을 통해 유도만능줄기세포를 만들어냈다. 선천성 재생불량성 빈혈-유도만능 줄기세포는 인간의 배아줄기세포와 구분할 수 없으며 건강한 제공자에서 만들어진 iPS세포와도 구분할 수 없다.
많은 기능성 혈액줄기세포의 점진적인 쇠퇴의 결과로 인한 골수실패는 선천성 재생불량성 빈혈의 가장 두드러진 성격이기 때문에 연구자들은 환자 맞춤형 유도만능줄기세포가 이식가능한 혈액줄기세포원으로 사용될 수 있었는지 여부를 실험했다. 연구자들은 선천성 재생불량성 빈혈-유도만능줄기세포는 혈액전구세포로 분화되어 건강한 혈액세포로 분화될 수 있게 되었다. 벨몬테는 “우리는 인간의 질병을 치료하지 못했다. 하지만 우리는 실험관의 세포에서 치료를 성공했다. 이론적으로 우리는 이 세포를 인간에게 이식하여 질병을 치료할 수 있다”고 말했다.
비록 이론적인 원칙이 실제적인 치료로 이어질 수 있기 전에 장애물이 많으며 특히 유도된 종양에서 재프로그램된 세포를 막는 문제가 있지만 벨몬테와 버마의 연구팀은 이러한 문제들을 넘어설 수 있는 방법을 찾게 될 것이다. 2009년 4월에 이들은 이들은 캘리포니아 재생의학연구소 (California Institute Regenerative Medicine, CIRM)으로부터 660만 달러를 지원받아 기초연구를 임상실험으로 전환하기 위한 연구를 수행하고 있다. 버마박사는 “만일 결합 유동만능줄기세포와 유전자 치료접근법이 인간에게서 작동한다는 것을 보여줄 수 있다면 우리가 할 수 있는 것에 대한 제한은 없게 될 것이다”고 말했다.
사진설명: 사진의 녹색으로 나타나는 부분은 선천성 재생불량성 빈혈 환자로 부터 얻은 유전자조작을 통한 섬유아세포를 유도만능줄기세포를 만들기 위해 재프로그램을 했다. 그리고 이 세포는 질병이 없는 혈액전구세포로 분화하게 되었다.
출처: <Science Daily> 2009년 5월 31일
참고자료: Angel Raya, Ignasi Rodriguez-Piza, Guillermo Guenechea, Rita Vassena, Susana Navarro, Maria Jose Barrero, Antonella Consiglio, Maria Castella, Paula Rio, Eduard Sleep, Federico Gonzalez, Gustavo Tiscornia, Elena Garreta, Trond Aasen, Anna Veiga, Inder M. Verma, Jordi Surralles, Juan Bueren & Juan Carlos Izpisua Belmonte.Disease-corrected haematopoietic progenitors from Fanconi anaemia induced pluripotent stem cells.Nature, May 31, 2009 DOI: 10.1038/nature08129
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