바이오인

 역분화 줄기세포의 개발현황 및 전망

                                 김정호/서강대 생명과학과
                                한용만/KAIST 생명과학과

I. 서론

지난 2006년 3월 28일, 줄기세포 (Stem Cells)를 주제로 개최된 키스톤 심포지엄 (Keystone Symposium)의 둘째 날을 맞이하고 있었다. 3월 말이지만 심포지엄이 개최된 휘슬러는 캐나다 도시답게 아직 쌀쌀했다. 하지만 오후 늦게 시작된 Plenary Session의 두 번째 연자였던 일본의 Shinya Yamanaka 박사의 발표가 끝나자 강연장은 흥분과 기대로 술렁이고 있었다. 그는 ‘만능성과 역분화 (Pluripotency and Nuclear Reprogramming)’란 주제의 강연을 통해 배아줄기세포 특이적인 유전인자 가운데 24 개의 조합을 통한 일련의 실험에서 4개 유전자가 도입된 분화세포가 만능성 세포로의 역분화에 성공했다고 발표했다. 이러한 결과는 몇 개월 뒤 Cell 지를 통해 상세하게 발표되었고, 이 세포를 역분화 줄기세포 (induced pluripotent stem cells, iPS cells, dedifferentiated stem cells, 혹은 reprogrammed stem cells)로 명명되었다.

줄기세포는 크게 배아줄기세포, 성체줄기세포, 그리고 최근 보고된 역분화 줄기세포로 나눌 수 있다. 이들은 인체를 구성하는 세포로 분화가 가능해 난치병을 치료할 수 있는 도구로써 매우 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 배아줄기세포는 냉동배아의 내부세포괴 (inner cell mass)로부터 유래한 줄기세포이다. 이것은 폐기될 냉동배아에서 추출하므로 법적인 문제가 없고, 자가재생산 (self-renewal) 능력이 뛰어나 다량의 세포를 공급할 수 있으며, 분화능력이 뛰어나 세포치료의 목적으로 활용하기 위해 큰 관심을 받고 있다. 하지만 배아줄기세포는 배아에서 추출하므로 생명체 파괴라는 입장에서 생명윤리에 대한 논쟁의 대상이 되고 있다 (Murry and Keller, 2008; Watt and Hogan, 2000). 성체줄기세포는 동물의 여러 장기나 조직에 존재하며, 실제로 성체의 뼈, 혈액, 태반 등 다양한 조직으로부터 분리하여 이용할 수 있는 줄기세포로서, 법적이나 윤리적인 문제가 없다. 또한 조직 적합성을 고려해 추출하면 면역거부반응에 대한 문제를 제거할 수 있다. 하지만 성체줄기세포는 체외증식이 원활하지 않아 충분한 세포를 확보하는데 어려움이 있고, 배아줄기세포에 비해 분화능력이 떨어진다는 문제가 있다 (Watt and Hogan, 2000; Zaehres and Scholer, 2007). 반면 역분화 줄기세포는 역분화인자를 이용해 성체세포를 가지고 만든 줄기세포를 말한다 (Lowry et al., 2008; Maherali et al., 2007; Nakagawa et al., 2008; Okita et al., 2007; Park et al., 2008; Stadtfeld et al., 2008; Takahashi et al., 2007; Takahashi and Yamanaka, 2006; Wernig et al., 2008; Wernig et al., 2007; Yu et al., 2007). 역분화 줄기세포는 분화된 성체세포를 가지고 제작하므로 법적•윤리적 문제가 전혀 없고, 자가재생산 능력이 뛰어나 다량의 세포를 공급할 수 있다는 장점이 있다. 또한 배아줄기세포와 유사하게 분화능력이 뛰어날 것으로 기대되어 세포치료에 활용될 가능성이 높고, 자신에게서 추출한 세포이므로 면역거부에 대한 문제가 전혀 없다. 하지만 현재까지 확립된 역분화 유도 방법은 레트로바이러스나 렌티바이러스를 사용하므로 환자에 직접 적용하기 위해서는 바이러스를 사용하지 않는 새로운 역분화 방법을 개발해야 하고, 배아줄기세포와 같은 분화 능력을 가질 것으로 예상되지만 과학적인 검증이 이루어져야 한다 (Jaenisch and Young, 2008; Lewitzky and Yamanaka, 2007).