바이오인

핵심내용

-성체줄기세포 치료제로서의 가능성 이론적 토대 마련 -

 □ 성체줄기세포를 이용한 세포치료제의 가능성을 제시할 수 있는 성체줄기세포의 성장과 분화 조절기전이 국내 연구진에 의해 밝혀졌다.

 ○ 강경선 교수(서울대) 연구팀의 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)이 추진하는 바이오·의료기술개발사업(줄기세포선도연구팀육성)의 지원을 받아 수행되었고, 연구결과는 세계 최고의 학술지인 ‘네이처(Nature)’에서 발간하는 기초의학분야의 ‘세포 사멸과 분화(Cell Death and Differentiation)’라는 학술지에 온라인(11월 1일)으로 게재되었다.

□ 강경선 교수의 주도로, 박상범 박사과정생, 서광원 박사, 서민수, 유경록 박사과정생이 참여한 이번 연구는 배아줄기세포와 유도만능줄기세포에서 중요하다고 알려져 있는 SOX2 유전자*의 새로운 역할을 성체줄기세포에서 발견하여, 성체줄기세포의 특성을 조절하고 세포치료제로서의 효용성을 제시하였다.

    ※ SOX2 유전자 : OCT4, NANOG, c-MYC 등의 유전자와 마찬가지로 배아줄기세포에서 많이 발현하며, 배아줄기세포의 전분화능 (pluripotency)을 유지하는데 중요한 역할을 하는 것뿐만 아니라 유도만능줄기세포 (induced pluripotent stem cell, iPS)를 만드는 인자 중에 하나로서 줄기세포로서의 성질을 유지하는데 중요한 기능을 함

 ○ 강 교수팀은 이번 연구에서 SOX2 유전자가 분화 조절에 중요한 역할을 하는 윈트* 시그널링(Wnt Signaling)에서 길항제로 작용하고 있는 DKK1 유전자를 조절함으로써, SOX2 유전자가 상위단계에서 분화를 관장하고 있다는 것을 밝혀냈다. 또한, 줄기세포와 암세포에서 중요한 역할을 하고 있는 c-MYC 유전자와 SOX2 유전자와의 관계를 확인하여, 줄기세포의 성장과 관련한 SOX2유전자의 조절 메커니즘에 대한 이해 및 SOX2 유전자가 성체줄기세포의 기능에 필수적인 요소임을 증명하여, 그 생물학적 중요성을 규명하였다.

    ※ 윈트(Wnt) : 사람의 암에서 암 억제 유전자를 제외한 가장 중요한 암 유전자

 ○ 최근 들어 SOX2 유전자가 배아 단계뿐만 아니라 성체에서도 중요할 것이라는 가능성이 제시되어 왔으며, 우리나라를 비롯한 선진국에서도 성체줄기세포와 관련된 세포치료에 대한 관심이 고조되고 있는 상황이다. 강 교수팀의 논문은 성체줄기세포에서 SOX2 유전자의 역할을 배아줄기세포와는 다른 방향으로 새롭게 규명하였다는 것뿐만 아니라, 이를 바탕으로 성체줄기세포를 이용한 세포치료제의 가능성을 증가시켰다는데 그 의의가 있다.

□ SOX2 유전자는 배아줄기세포 내에서 다양한 유전자를 조절함으로써 줄기세포의 전분화능을 조절하는 등 줄기세포의 특성을 유지하거나 분화를 유도하는데 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 특히 유도만능줄기세포를 만드는데 사용되는 유전자 중의 하나로, 줄기세포에 있어서는 필수 불가결한 유전자라 할 수 있다.

 ○ 그동안 SOX2유전자가 배아줄기세포 뿐만 아니라 다른 줄기세포에서 어떠한 작용을 하는지 많은 연구가 진행되었고, 특히 신경세포에서는 발달과 분화과정과 관련해 그 역할을 규명하는 연구가 이루어졌으나, 성체줄기세포에서 SOX2 유전자의 발현과 작용에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다.
 ○ 이번 실험결과를 바탕으로, 향후 성체줄기세포의 성장을 촉진할 수 있는 방법뿐만 아니라 성체줄기세포의 분화 유도에 대한 다양한 실마리를 찾을 수 있을 것으로 기대되며, SOX2 조절을 표적으로 하여 성체줄기세포의 증식과 분화 방법을 개발하여 세포치료에 다양하게 이용할 수 있을 것으로 전망된다.

□ 강경선 교수는 “이번 연구는 인간이나 동물의 배아줄기세포에서 이미 중요하다고 알려져 있는 유전자 중의 하나인 SOX2가, 성체줄기세포에서는 다른 방식을 통해 세포의 기능을 조절하고, 이를 통해 각 조직 재생에 중요한 역할을 하게 될 것이며, 같은 유전자라 할지라도 배아줄기세포와 성체줄기세포에서는 다른 방향으로 이해되어야 한다.” 고 밝히며 배아줄기세포와 성체줄기세포간의 차별성을 강조하였고, “최근 줄기세포분야에서 주목받고 있는 세포치료제와 관련하여 성체줄기세포의 성장과 분화조절은 줄기세포치료제의 활용 범위를 증가시킬 수 있는 중요한 연구”라고 연구의의를 설명하였다.

상세내용

용   어   설   명

1. SOX2 : SOX2 유전자는 OCT4, NANOG, c-MYC 등의 유전자와 마찬가지로 배아줄기세포에서 많이 발현하며, 배아줄기세포의 전분화능 (pluripotency)을 유지하는데 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 뿐만 아니라 유도만능줄기세포 (induced pluripotent stem cell, iPS)를 만드는 인자 중에 하나로서 줄기세포로서의 성질을 유지하는데 중요한 기능을 하고 있다. 이러한 SOX2 유전자의 역할은 성체줄기세포에서는 특히 신경줄기세포 (neural stem cell)에서 많이 알려져 있는데, 신경줄기세포를 미분화상태로 유지하며 신경세포로의 분화를 조절하는 역할을 한다. 하지만 다른 성체줄기세포에서는 SOX2 유전자의 역할은 많이 알려지지 않았다.

2. 성체줄기세포 : 개체가 살아가면서 체내 조직의 세포들은 자극에 의해 손상 받거나 자극이 없더라도 시간이 지나면서 노화가 일어나게 되는데, 개체가 생존하기 위해서 이렇게 손상되거나 노화된 세포는 새로운 세포로 치환되어야 한다. 성체의 조직에는 자기 스스로 증식을 하면서, 조직에는 새로운 세포를 공급해줌으로서 체내 항상성을 유지하는 세포가 존재하는데 이러한 세포를 성체줄기세포라고 한다.

사   진   설   명

성체줄기세포의 분화에서, 전사인자인 SOX2는 윈트 시그널링 (Wnt signaling) 길항제인 DKK1 유전자의 프로모터 (promoter)부위에 결합하여 DKK1의 발현을 촉진하고, 이렇게 발현된 DKK1에 의해 성체줄기세포의 분화가 제어되는 것을 밝혀냈다. 성체줄기세포 성장의 경우 배아줄기세포에서 중요한 역할을 하는 또 다른 전사인자인 c-MYC이 SOX2에 의해 조절되면서 성장에 관여하는 것을 밝혔다. 이는 성체줄기세포에서 SOX2가 DKK1과 c-MYC을 통해 분화와 성장을 조절하는 두 가지 다른 역할을 규명하였다는데 의의가 있다. 뿐만 아니라 배아줄기세포나 유도만능 줄기세포에서와 다른 SOX2의 역할을 성체줄기세포에서 밝혀냈다는 점에서도 큰 의미를 갖고 있다.