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출처 : mnpsori

배아줄기세포... 무한의 가능성을 열어준다

줄기세포를 분류하면?

우리 인체는 210여 종의 다양한 세포들(신경세포, 피부세포, 혈구세포,... 등)로 구성되어 있다. 이들 세포들이 인체의 각 장기의 구성 세포가 되면서 한인체가 완성되는 것이다. 그리고 이들 세포들은 끊임없이 죽고 새로 태어나고 한다. 예를 들어 성인의 경우 하루에 수억 개의 피부세포가 죽고 새로 태어난다. 만약 이러한 활동이 일어나지 않는다면 심각한 질병에 걸리거나 죽고 만다.

줄기세포는 바로 이러한 세포들의 기원이 되는 것으로서 출생 후 우리 몸속에 극히 일부가 있어 세포 재생의 기원 역할을 한다.

예를 들어, 심하게 독감이 걸리게 되면 후각을 담당하는 뇌세포가 기능이 정지되거나 죽게 되어 냄새를 맡지 못한다. 하지만 독감에서 회복된 후 후각을 관장하는 줄기세포가 다시 후세포를 만든다.

각 세포들의 기원이 되는 것으로 성체줄기세포와 배아줄기세포로 구성된다.

출생 후 우리 몸속의 각 부위에 있는 성체줄기세포(adult stem cell)와 정자와 난자의 수정란에서 유래하는 배아줄기세포(embryonic stem cell)로 구분된다.
성체줄기세포는 특정 조직을 구성하는 세포로 즉, 골수세포는 혈구로, 피부줄기세포는 피부로 분화되도록 운명이 정해져 있는 세포다.

반면, 배아줄기세포는 남성의 생식세포인 정자와 여성의 생식세포인 난자의 수정으로 생성된 수정란(배아)에서 유래한다.

수정란이 엄마뱃속에서 아기로 성장할 때 약 2조 개의 세포가 생성되는데 배아줄기세포는 이러한 다양한 종류의 세포로서 발생할 수 있는 능력을 가지진다. 이렇듯이 배아줄기세포는 인체를 구성하는 모든 종류의 세포로 분화할 수 있는 무한한 능력을 갖고 있어 만능세포라고도 한다.

왜 배아줄기세포인가? 

성체줄기세포는 신체 각 조직에 극히 미량만 존재하기 때문에 어떠한 성질을 가지는지 정확히 알지 못한다. 예를 들어, 골수에 있는 혈액 중에 혈구줄기세포가 있을 텐데 아직까지 분리된 세포 중 정확히 어떤 세포가 줄기세포인지 알지 못한다. (대개 10만 개의 골수세포 중 1개 정도가 혈구줄기세포일 것으로 예측되고 있다.) 또한, 성체줄기세포는 체외에서 배양하기가 대단히 어렵다.

때문에 백혈병 치료를 위하여 유전자형이 같은 골수기증자를 구해 이식하는데 한 명의 골수 기증자로부터 단 한 명의 환자밖에 이식하지 못한다. 만약 기증받은 골수세포를 연구실에서 잘 배양하여 그 양을 늘릴 수 있다면 백혈병으로 고생하는 다른 환자에게도 이식할 수 있는 획기적인 치료법이 개발될 수 있을 것이다.

성체줄기세포는 이미 각각의 역할이 정해진 반면, 배아줄기세포는 우리 몸의 어떤 부위로든

자랄 수 있다.

반면 배아줄기세포는 수정란에서 유래한 세포이기 때문에 우리 몸의 어떤 부위로든지 자랄 수 있다. 또한, 배양이 용이하여 무한대로 배양이 가능하다. 그리고 이 세포는 노화되지 않기 때문에 한 개의 세포를 수억 개까지 배양할 수 있는 장점이 있다.

인간 배아줄기세포는 1998년 10월에 처음 보고되었는데 지금까지 노화하지 않고 자라고 있다. 하지만 이것은 인간으로 자랄 수 있는 수정란을 이용하기 때문에 윤리적인 문제로 세계적으로 논란이 많은 것이 사실이다.

배아줄기세포는 어떻게 얻어지는가?

현재 가장 많이 이용하는 방법은 불임치료를 목적으로 체외수정을 통해 얻어진 배아를 이용하는 방법인데, 배아줄기세포는 배아를 배반포까지 발생시킨 후 그 안쪽에 위치한 내세포괴로부터 유도될 수 있다.

<배반포의 구조>

<면학적인 방법과 기계적인 방법>

기계적인 방법은 미세수술이 가능한 도구를 이용하여 직접적으로 내세포괴 이외의 부분을 절제해내는 방법이다

<줄기 세포체의 배양>

분리된 내세포괴는 분화를 억제하면서 미분화 세포의 증식만 일어나도록 하는 환경 안에서 배양이 되며, 이 때 분화억제인자 및 이를 만들어내는 지지세포 또는 특정 지지체와 지지세포 배양액이 이용된다. 지지세포로는 주로 쥐의 배아섬유세포가 이용되고 있으며 사전에 방사능 처리나 화학적 처리로 지지세포 자체는 증식이 되지 않으면서 배아줄기세포의 분화억제 및 증식을 돕게 된다.

<항원항체 반응의 원리를 이용한 색깔구별 방법>

<특이 유전자 확인을 통한 구별 방법 >

미분화 상태의 배아줄기세포가 정상인지를 미분화 상태의 배아줄기세포가 정상인지를 확인하는 작업은 두 가지로 나눌 수 있다. 항원항체 반응의 원리를 이용한 색깔구별 방법과 특이 유전자 증폭을 통한 구별방법이 있다.

<핵형 분리를 통한 염색체 이상유무 확인>

또한 이렇게 구별된 배아줄기세포를 핵형 분석을 통해 정상 염색체를 가지고 있는지 판단한다. .

<액체 질소로 급속 동결 보관>

마지막으로 배아줄기세포의 특성이 확인된 세포들을 장기간 보관하기 위해서는 동결보존 방법을 이용하는데 일반 세포들과는 다를 과정을 거친다. 배아줄기세포는 단일세포로는 미분화된 상태의 증식을 유지하기 어렵기 때문에 세포덩어리의 형태를 유지한 상태에서 동결하여야 하며 동결보호 용액이 고루 작용을 하도록 조건을 맞춘 후 액체질소로 급속 냉동한다.

배아줄기 세포의 활용

전 세계적으로 인간의 수명이 증가하여 고령화 사회에 접어들면서 퇴행성 난치질환이 증가하고 있으며, 장기 및 조직이식을 필요로 하는 환자가 급증함에도 불구하고 장기 기증자는 매우 한정되어 있다. 이의 대안으로 세포치료법(Cell therapy)을 이용하면 질병에 의하여 치명적으로 손상 받은 세포, 조직 및 장기를 대체하여 근원적으로 치료할 수 있다.

배아줄기세포를 이용한 세포분화와 세포치료 응용기술이 실용화 될 경우 국내에서만 연간 6,000억 원 이상의 시장이 형성된 것으로 예상되며,또한 30~40달러의 수입 대체효과가 있을 것으로 생각되고 있다.