체세포로부터 신경줄기세포 형성을 통한 새로운 역분화 유도만능줄기세포 제조기술 개발

-고려대 유승권 교수팀, Journal of Molecular Cell Biology지에 실려 -

□ 유전자를 순차적으로 체세포에 도입함으로써 신경줄기세포를 거쳐 역분화 유도만능줄기세포를 제조할 수 있는 기술이 개발되었다.

□ 고려대 생명공학부 유승권 교수팀이 수행한 이번 연구는 교육과학기술부 21세기 프론티어연구개발사업의 세포응용연구사업단(단장 연세대 김동욱 교수), 줄기세포선도연구팀육성사업의 지원을 받아 수행되었다.

□ 역분화 유도 만능줄기세포는 이미 분화된 체세포에 유전자를 도입하여 초기 미분화 상태로 돌린 세포를 말하며 배아줄기세포와는 다르게 수정란을 사용하지 않아 윤리적 문제없이 환자의 세포치료에 이용할 수 있다.

 ○ 하지만 역분화 과정에 필요한 유전자(Oct4, Sox2, c-Myc, Klf4)가 많아 유도과정이 복잡하고 효율이 낮은 문제가 있었다.

□ 연구팀은  신규 유전자 Id3를 쥐의 체세포에 도입하여 신경줄기세포를 만들었으며, 이렇게 형성된 신경줄기세포에 Oct4 유전자를 이용하여 유도만능줄기세포를 만드는데 성공하였다.

 ○ 즉, 기존에 사용하던  Sox2, c-Myc, Klf4 유전자를 Id3 유전자로 대체함으로써, 역분화 유도과정을 단순화 시킬 수 있었으며,

 ○ 역분화 과정에서 신경세포 등으로 분화할 수 있는 신경줄기세포를 유도함으로써 기술의 응용범위를 높일 수 있었다.

□ 세포응용연구사업단 김동욱 단장은 “신경줄기세포 형성을 통한 새로운 역분화 유도 방법을 제시하여 향후 역분화 줄기세포 유도과정의 안전성과 효율성을 높일 수 있는 계기를 마련하였다.”고 연구 의의를 밝혔다.

□ 연구결과는 "Journal of Molecular Cell Biology (IF:13.4)"에 11.30자로 게재되었다.

용  어  설  명

□ 신경줄기세포 : 미분화된 상태로 계속 증식할 수 있는 자가재생능력(self-renewal)을 가지고 있으며, 신경세포(neuron), 성상세포(astrocyte), 희돌기교세포(oligodendrocyte)로 분화하는 다능성(multipotency)을 갖는 특성이 있다.

□ 역분화만능줄기세포 : 역분화는 이미 분화된 세포들이 초기 미분화 상태로 되돌아가는 상태를 말하며, 2006년 일본의 Shinya Yamanaka 그룹에서 개발한 세포로, 체세포에 역분화 유도인자인 Oct4, Sox2, c-Myc, Klf4를 도입하여 배아줄기세포와 같은 특성을 지니게 만든 세포이다. 배아줄기세포와는 다르게 수정란을 사용하지 않고, 환자의 체세포를 이용하여 역분화만능줄기세포로 유도할 수 있어, 환자 특이적 세포치료에 이용될 수 있는 장점을 지니고 있다.

□ 배아줄기세포 : 수정란 배반포기의 내부세포괴에서 추출한 세포로 자가재생능력 (Self-renewal: 무한증식능력)을 지니고 세포로 분화할 수 있는 만능성 (pluripotency)의 특성이 있다.

그 림 설 명 (연구성과)

∙ Id3 유전자는 신경줄기세포의 자가증식 능력과 분화억제를 조절하는데 중요한 역할을 하며 리프로그래밍 과정의 장애요인으로 알려진 p21WAF1/Cip1and p16Ink4a의 발현을 억제시킴으로써 리프로그래밍의 과정을 촉진 시키는 작용을 한다. 

∙ 본 연구팀은 Id3 유전자의 이러한 기능을 바탕으로 마우스 체세포에 Id3 유전자를 도입한 후에 신경줄기세포 배양 조건으로 바꿔 배양하였을 때 신경구(neurosphere)와 같은 모양이 형성되면서 신경줄기세포의 특이적 마커인 Nestin, Sox2등이 발현하는 신경줄기세포와 유사한 세포가 형성되는 것을 확인할 수 있었다.

∙ 이렇게 형성된 신경줄기세포에 Oct4 유전자를 도입함으로써 역분화 만능 줄기세포의 유도가 가능하였다.

∙ 따라서 본 연구팀은 이러한 결과를 통해 역분화 유도에 관여하는 새로운 인자인 Id3 유전자를 발굴하였으며, Id3 유전자를 이용한 신경줄기세포 형성을 통해 역분화 만능 줄기세포로 유도가 가능한 새로운 역분화 유도 방법을 제시 하였다고 할 수 있다.