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출처 : 한국분자 · 세포생물학회

꿈의 만능 줄기세포는 과연 가능할까? 

최상돈 (아주대학교 분자과학기술학과)

줄기세포(stem cell)와 유도 만능 줄기세포(induced pluripotent stem cell)

인간의 몸은 근육, 신경, 지방, 피부 등 분화된 세포 약 200 종류로 구성되어 있으며 이들은 모두 줄기세포로부터 유래되었다. 줄기세포란 아직 분화되지 않은 세포로 일단 분화경로가 결정되면, 기본적으로 더 이상 다른 유형의 세포가 될 수 없다. 배아 줄기세포(embryonic stem cell)는 체내 모든 세포로 분화할 수 있는 배아 유래의 만능(pluripotent) 줄기세포이며, 성체 줄기세포(adult stem cell)는 몇 가지 유형의 세포로만 분화할 수 있는 다능성(multipotent) 줄기세포이다. 성체 줄기세포는 뇌, 골수, 혈관, 근육, 피부, 치아, 심장, 장, 간을 포함한 많은 장기 및 조직에서 확인되고 있으나 그 양은 대부분 적은 것으로 알려져 있다.

한편 2006년 분화가 완료된 마우스의 피부세포에 인위적으로 역분화 전사인자를 주입하여 만능분화능력(pluripotency)을 촉발시킨 유도 만능 줄기세포(induced pluripotent stem cell; iPSC)가 일본 Kyoto University의 Shinya Yamanaka 교수 그룹에 의해 개발되었다 [1]. 유도만능 줄기세포는 배아 줄기세포와 세포의 형태, 성장속도, 만능분화 특성이 유사하고, 배아 줄기세포 사용시 논란이 되는 생명윤리 저촉문제를 극복할 수 있으며, 환자 맞춤형 세포치료제의 개발 및 정상인 또는 환자 유래 세포를 이용한 다양한 연구(질병모델, 신약 스크리닝, 약물독성 테스트 등)가 또한 가능하다. Yamanaka 교수는 이 공로로 2012년 노벨 생리학·의학상을 받았으나, 이후 계속된 연구개발 과정에서 인간 적용에 한계가 있다는 것을 발견하게 된다.

예를 들면, 유도 만능 줄기세포를 이용한 마우스 실험에서 20% 정도 암이 발생하는 등 암유발유전자(oncogene)가 유도인자로 사용됨에 따라 우려되었던 문제점들이 발생한다. [2,3]. Yamanaka 교수는 만능성 유도 전사인자로 Oct3/4 (octamer-binding tranion factor 3/4), Sox2 (sex determining region Y-box 2), c-Myc (cellular myelocytomatosis oncogene) 및 Klf4 (Kruppel-like factor 4)를 사용하였는데, 이 중 암유발유전자로 알려져 있는 c-Myc의 활성화, 그리고 이와 같은 전사인자 유전자의 세포내 도입시 사용되는 레트로바이러스의 무분별한 염색체내 삽입이 세포의 정상적 기능에 중요한 유전자들의 변형 및 기능 상실을 유발함으로써 암과 같은 치명적 부작용이 발생할 수 있다고 보고되었다 [4,5]. 이렇게 iPSC의 임상 적용은 분명 한계가 있음에도 불구하고 최근 환자의 피부세포로부터 만든 iPSC를 원숭이와 마우스에서 종양이 발생하지 않음을 확인하고 망막조직으로 분화시켜 황반변성(macular degeneration) 치료에 적용, 유의성 있게 성공하였음은 크게 고무적인 일이다.

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