바이오인

핵심내용

- Blood誌 표지논문 게재, 줄기세포를 이용한 혈관질환의 세포치료 가능성 열어”-

□ 교육과학기술부는 21세기프론티어 세포응용연구사업단의 지원을 받는 KAIST 한용만 교수팀이 인간배아줄기세포 및 역분화줄기세포에서 직접 혈관전구세포로 분화하는데 성공하였다고 밝혔다.

□ 한 교수팀은 기존의 배아체형성이나 생쥐세포공배양 방식을 뛰어넘어, 인간배아줄기세포의 자가재생산에 매우 중요한 MEK/ERK 및 BMP 신호전달체계를 조절하여 직접 혈관전구세포로 약 20%가량 분화 유도에 성공하였다 .

 ○ 이러한 방식으로 생산된 혈관전구세포는 체외에서 혈관계를 구성하는 혈관내피세포, 혈관평활근세포 및 조혈세포로의 분화가 이뤄졌고, 체내에서도 역시 혈관을 형성함을 누드마우스모델을 통해 확인하였다.

 ○ 또한, 인간배아줄기세포 유래의 혈관전구세포는 하지허혈성질환동물에 주입하였을 때, 직접 혈관을 형성하거나 혈관형성에 관여하는 성장인자등을 분비하여, 하지허혈성질환동물의 혈류량이 증가한 반면 허혈성 부위의 괴사는 감소하였다.

□ 한 교수팀의 연구결과는 올해 12월 16일 美혈액학회지인 "Blood(IF:10.55)"에 표지논문으로 게재되어 세계적으로도 연구의 우수성이 인정되었고, 국내특허 등록 및 해외 PCT출원을 마친 상태이다.

□ 위의 실험결과를 바탕으로, 향후 혈관질환분야에  줄기세포를 이용한 환자맞춤형 세포치료의 가능성을 열어줄 것으로 기대된다.

상세내용

용   어   설   명

1. 인간배아줄기세포와 역분화줄기세포

 ○ 인간배아줄기세포는 배반포기의 내포세포괴에서 추출한 세포로써, 무한히 증식할 수 있는 특성(자가재생산; self-renewal)과, 우리 몸의 거의 모든 세포로 분화할 수 있는 분화전능성(pluripotency)의 특성을 지닌다. 반면, 역분화줄기세포는 2006년 일본의 yamanaka 그룹에서 처음 개발한 세포로써, 배아가 아닌 체세포에 역분화인자(OCT4, SOX2, c-MYC, KLF4)를 도입하여 배아줄기세포의 특성을 갖게 만든 세포이다. 이러한 역분화줄기세포는 환자의 체세포로부터 유도될 수 있어, 환자특이적세포치료에 이용될 수 있는 가능성이 있다.

2. 인간배아줄기세포에서 MEK/ERK와 BMP 신호전달체계

  ○ MEK/ERK 및 BMP 신호전달체계는 인간배아줄기세포의 자가재생산기전에 중요한 역할을 하는 신호전달체계로써, 동물발생시 다양한 기관의 발달에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 특히, MEK/ERK 는 배아줄기세포에 가장 핵심적인 bFGF신호전달체계의 하위물질로써, 자가재생산에 중요한 역할을 한다. 또한, BMP신호전달체계는 인간배아줄기세포의 분화를 촉진하는 물질이다. 따라서, 본 연구팀에서는 MEK/ERK신호전달체계를 억제하는 물질인 PD98059와 BMP신호전달체계를 활성화시키는 BMP4를 인간배아줄기세포 및 역분화줄기세포에 처리하여, 분화연구에 적용하였다.
     ※ MEK/ERK : Mitogen-activated protein kinase / Extracellular  signal-regulated kinase.
     ※ BMP : Bone morphogenetic protein.

3. 혈관전구세포 (vascular progenitor cells)

  ○ 혈관전구세포는 체내에서 혈관의 구성요소인 혈관내피세포, 혈관평활근세포로 분화할 수 있는 능력을 지닌 전구세포이다.

4. 하지허혈성질환

   ○ 주로 당뇨병이나, 고혈압, 고지혈증등의 질환을 가지고 있는 환자들에게 일어날 수 있는 질병으로, 하지로 가는 혈관이 망가져서 혈액이 공급되지 않는 질환이다. 이러한 하지 허혈성질환으로 인해 발이나 다리같은 신체 말단부가 괴사하면서 엄청난 통증과 족부궤양을 일으켜, 심할경우 하지를 절단해야한다.

사   진   설   명

1. 신호전달체계의 조절을 통한 배아 및 역분화 줄기세포의 혈관전구세포의 분화

 MEK/ERK와 BMP 신호전달체계는 인간배아줄기세포 및 역분화줄기세포의 자가재생산 및 분화를 조절한다. 본 연구팀에서는 이 두 신호전달체계를 조절하여, 인간배아줄기세포 및 역분화줄기세포를 혈관전구세포(vascular progenitor cells, VPC)로 분화유도하였다. 혈관전구세포는 체외에서 혈관을 구성하는 혈관내피세포(endothelial cells, EC), 조혈세포(hematopoietic cells, HC), 그리고 혈관평활근세포(smoth muscle cells, SMC)로 분화 하였다. 또한, 이러한 혈관전구세포를 하지허혈성모델 동물에 주입하였을 때, 혈관형성을 촉진하여, 하지의 괴사를 방지하는 효과를 나타냈다.

☞ 자세한 내용은 보도자료를 참고하시기 바랍니다.