분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2009-01-14 09:32:56 , Hit : 4464
 조혈줄기세포의 분자적 기원이 밝혀지다

KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-01-11

  
펜실베이니아 의대의 낸시 스펙(Nancy Speck) 박사팀은 Nature 1월 5일호에 실린 논문에서, 마우스의 배아에서 대부분의 줄기세포가 형성되는 위치(location)와 시기(developmental timeline)를 밝혀내었다고 발표하였다. 이번 연구는 특히 조혈줄기세포[HSCs: hematopoietic (or blood) stem cells]의 기원이 되는 핵심적 단계를 밝혀낸 것으로서 학계와 의료계의 관심을 모으고 있다. "포유류 성체의 골수에서 발견되는 HSCs는 인체의 모든 혈구세포를 생성하기 때문에, HSCs의 기원에 대한 비밀을 밝혀내는 것은 배아줄기세포를 조작하여 새로운 의료용 혈구세포를 만들어내는 데 큰 도움이 된다."고 연구진은 말했다.

배아줄기세포로부터 HSCs를 얻으려면 먼저 `배아에서 어떠한 일이 벌어지는가`를 알아내어야 한다. 연구진은 HSCs의 기원을 밝혀내는 연구에 착수하였다. 연구진은 "HSCs는 혈관벽을 구성하는 소수의 세포그룹[내피세포(endothelial cells)]으로부터 유래한다"는 선행연구로부터 힌트를 얻었다. 그러나 배아의 초기발달단계에서 내피세포가 HSCs로 전환되는 과정은 최근까지 수수께끼로 남아있었다. 이와 관련하여 스펙박사는 다트머스 의대에 재직하던 시절에 "혈구세포의 형성과정에서 핵심적인 역할을 하는 Runx1이라는 단백질이 「내피세포→ HSCs의 전환과정」에 관여한다."는 사실을 밝힌 바 있다. 同 연구에 의하면, 배아발생 과정에서 일부 내피세포는 Runx1을 발현하며, 이는 신호전달(signaling)을 통하여 주요 혈관의 내벽(interior walls)을 따라 포도송이와 같은 HSCs를 만들어낸다. 이렇게 만들어진 HSCs가 혈관으로부터 유리되어 혈류로 방출되면 태아의 간으로 들어갔다가, 출생과 동시에 골수로 재배치된다고 한다.

연구진은 이번 연구에서, 마우스 배아의 내피세포에서 Runx1을 코딩하는 유전자를 불활성화시켜 보았다. 그 결과 HSC의 생성은 중단되었는데, 이는 Runx1이 「내피세포→ HSCs의 전환과정」에서 핵심적 역할을 한다는 것을 의미한다. 연구진은 다음 단계로, 임신 11.5일째의 마우스 배아에서 Runx1의 발현을 차단하여 보았다.(이 시기는 새로 태어난 HSCs의 대부분이 혈관벽에서 떨어져 태아의 간으로 이동하는 시기이다. 그리고 이 시기의 HSCs는 Vav1이라는 유전자를 발현한다.) 그 결과 Runx1의 차단은 HSC의 형성에 아무런 영향을 미치지 않는 것으로 나타났는데, 이는 Runx1이 「내피세포→ HSCs의 전환과정」에만 필요하며, 이러한 전환과정은 임신 11일째에 완전히 종료된다는 것을 의미한다. 연구진은 또한 이 시기에 내피세포로부터 만들어지는 HSCs가 성체가 보유한 HSCs의 95% 이상을 차지한다는 사실도 밝혀내었다.

이번 연구의 의의는 배아줄기세포로부터 HSCs가 생성되는 과정을 위치(location)와 시기(timeline)라는 두 가지 측면에서 명확히 밝혀내었다는 데 있다. 즉 배아줄기세포는 혈관내피세포라는 중간체(intermediary)를 거쳐 HSCs로 전환되며, 이 과정에는 Runx1이라는 단백질이 관여한다는 것이다. 그리고 이 모든 과정은 임신 11일째(11th day of gestation), 즉 Vav가 발현되기 전에 모두 종료된다는 것이다.

줄기세포 요법의 궁극적 목표는 배아줄기세포로 하여금 특정한 계열(lineage)의 발생단계를 밟아나가게 유도함으로써, 질병에 걸리거나 사멸한 세포를 대체할 수 있는 특정 줄기세포를 얻어내는 것이다. 예컨대, 배아줄기세포는 골수가 파괴된 환자에게 신선한 HSCs를 공급하는 원천이 될 수 있다. 과학자들은 이제까지 - 유전자조작을 통하여 - 인위적으로 배아줄기세포로부터 HSCs를 얻어내는 방법을 제시하여 왔으나, 임상적으로 응용되기에는 너무나 위험성이 많아 보다 안전하고 손쉬운 방법이 필요하다는 것이 중론이었다. 이번 연구는 배아발생과정에서 HSCs의 생성과정을 주도하는 분자프로그램을 명확히 제시함으로써, 보다 안전하고 손쉬운 줄기세포요법을 개발하는 데 도움이 될 것으로 보인다.

SOURCE: "Runx1 is required for the endothelial to haematopoietic cell transition but not thereafter", Nature, Published online 7 January 2009.







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