바이오인

직접교차분화연구의 최신 동향 (Direct Conversions of Somatic Cells)

박장환 한양대학교 의생명공학전문대학원

1. 서론

난자와 정자의 만남으로부터 시작되는 생명의 발생은 수정란 하나의 세포로부터 시작되어, 초기 배아의 미분화 상태를 거쳐 외배엽, 중배엽, 내배엽의 다양한 기능을 수행하는 특정 기관/세포로 분화하여 완성된다. 하지만 분화과정 동안 세포의 줄기세포 단계의 기능은 소실되고 또한 특정 세포로 분화한 세포는 평생 동안 그 세포가 위치한 기관 내에서만 증식과 분화가 가능하다고 여겨져 왔다. 특히 신경세포는 20세기 후반까지도 증식 자체가 불가능하다고 생각되어 왔다. 하지만 2012년 노벨 생리의학상을 수상한 John B. Gurdon 박사가 1962년 개구리 창자세포의 핵을 미수정 난자에 삽입하여 개구리로 발생시키는데 성공한 방법을 기반으로 체세포 핵치환법이 가능하게 되어, 분화된 세포로부터 새로운 발생단계가 시작될 수 있음이 밝혀졌다.

이 후 체세포 핵이식법은 포유동물에 적용되어 복제양 돌리의 탄생을 맞이하였으며, 비록 현재까지 성공 적인 보고는 없으나 인간 체세포 핵이식도 시도하고 있다. 한편, 줄기세포는 인체를 구성하는 모든 세포로 분화할 수 있는 만능세포로서, 이론적으로 모든 종류의 기능세포로 분화 가능하고, 무한 증식이 가능하며, 스스로 동일한 세 포를 만들어 낼 수 있는 능력이 있어, 손상된 각종 장기의 기능을 근본적으로 재생시킬 수 있다. 줄기세포는 그 기원 에 따라 배아줄기세포, 성체줄기세포, 정원줄기세포 및 2006년 Shinya Yamanaka 박사에 의해 개발된 역분화줄 기세포로 대별할 수 있다. 인간 배아줄기세포는 확립과정 에서 배아의 파괴가 필요한 만큼 윤리적인 문제점을 가지 고 있어서 이를 피할 수 있는 다른 줄기세포의 연구를 활 성화 시켜왔다. 하지만 현재까지 배아줄기세포는 어떤 다 른 줄기세포에 비해서도 월등한 증식력과 유전적 안정성을 가지고 있고, 또한 국내외에 걸쳐 많은 세포주가 확립 되었고, 특성이 많이 규명되어 있어 임상적용에 가장 근접 된 세포주임에 틀림이 없다.

따라서 배아줄기세포에서 연 구된 내용을 역분화줄기세포에 적용함으로써 앞으로 역분 화줄기세포가 세포치료제로서 가장 많은 발전가능성을 가 졌다고 본다. 특히 줄기세포를 이용한 세포치료제 적용에 있어 그 동안 해결해야 할 가장 큰 문제점이었던 면역거부 반응을 회피하는 이식치료법을 적용할 수 있게 된 점이 역 분화줄기세포가 가지고 있는 가장 큰 장점이라고 할 수 있 다. 그러나 역분화줄기세포는 배아 파괴와 관련된 윤리적 인 문제점 및 이식과정의 면역거부반응 문제점을 모두 해 결할 수 있는 강력한 장점을 나타냄에도 불구하고, 배아줄 기세포와 마찬가지로 여전히 기형종 형성의 가능성을 내 포하고 있다는 단점 때문에 많은 연구자들은 전분화능 줄 기세포 단계를 거치지 않고 다양한 조직특이 줄기세포로 유도하는 방법에 대해 생각해 왔다. 본 칼럼에서는 신경세 포로의 직접교차분화를 중심으로, 체세포로부터 조직특이 세포로 유도하는 직접교차분화 (direct conversion, transdifferentiation)의 최신 기술에 대해 소개하고자 한다.
 

...........(계속)

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