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 암 유발 공포없는 '유도만능줄기세포(iPS)'
    관리자 | 2009-03-06 12:43

기존 성체·배아줄기세포 연구에 새 전기
바이러스 대신 DNA로, 유전자 하나로만 만드는 등
癌위험 원천 봉쇄… 줄기세포 치료 실용화 앞당길듯

 

수정란이나 난자를 파괴하지 않고도 치료용 배아줄기세포를 얻을 수 있는 방법이 있다. 바로 다 자란 세포로 만드는 유도만능줄기세포(iPS). 하지만 줄기세포를 만들기 위해 집어넣는 유전자나, 유전자를 전달하는 바이러스가 암을 유발할 우려가 있어 바로 환자에 적용되지 못하고 있다. 최근 이 문제를 근원적으로 해결한 연구결과들이 잇따라 발표돼 줄기세포 연구에 획기적인 발전이 기대된다.

바이러스 대신 DNA로 유전자 전달

영국 에든버러대의 케이수케 카지(Kaji) 교수와 캐나다 마운트시나이병원의 안드라스 나기(Nagy) 박사는 지난 1일 '네이처(Nature)'지 인터넷판에 각각 발표한 논문에서 바이러스를 이용하지 않고도 생쥐와 인체 피부세포를 iPS로 만드는 데 성공했다고 발표했다.

배아줄기세포는 인체의 모든 세포로 자라는 만능 원시세포다. 과학자들은 배아줄기세포로 원하는 세포를 만들어 질병으로 손상된 세포를 대체하는 치료법을 개발 중이다. 하지만 배아줄기세포를 얻으려면 불임 시술에서 남은 수정란을 이용하거나 환자의 세포를 핵이 제거된 난자와 융합해 복제해야 한다.


2007년 일본 교토대의 야마나카 신야(Shinya) 교수는 사람의 피부 세포에Oct4·Sox2·Klf4·c-Myc 4개의 유전자를 집어넣어 iPS를 만드는 데 성공했다. 세포의 시계를 거꾸로 돌리는 이른바 '역분화'다. 이 줄기세포는 배아줄기세포와 마찬가지로 다양한 인체 세포로 자라났다. iPS는 수정란이나 난자를 파괴하지 않기 때문에 윤리 논란 없이 환자 자신의 세포로 치료용 배아줄기세포를 만들 수 있는 획기적인 방법으로 주목받고 있다.

문제는 4가지 유전자를 인체 세포에 전달하기 위해 바이러스를 이용하는 데 있다. 그 과정에서 바이러스 유전자가 인체 세포에 들어가면 암을 유발할 수도 있다. 삽입된 유전자 일부도 역시 암을 유발할 가능성이 있다.

영국과 캐나다 연구진은 유전자 전달체로 바이러스 대신 DNA를 이용했다. 곤충에서 발견된 'piggyBac'이란 DNA는 세포 DNA 내부에서 이곳저곳을 옮겨 다니다가 특정 부위를 잘라내고 자신의 DNA를 붙여 넣는 능력이 있다. 이를테면 DNA를 자르고 붙이는 가위와 풀을 가진 셈이다. 연구진은 여기에 iPS를 유도할 4가지 유전자를 넣고 생쥐와 인체 세포에 집어넣었다.

그 결과 바이러스 전달체를 이용했을 때와 같은 효율로 iPS가 만들어졌다. 연구진은 iPS를 얻은 다음에는 효소를 이용해 운반체로 쓰인 DNA가 다시 인체 세포 DNA에 끼어들지 못하게 했다.

웰컴재단 줄기세포연구소장인 오스틴 스미스(Smith) 교수는 "세포 역분화 연구에 새로운 도구를 제공함과 동시에 인간 iPS를 세포치료 등에 이용할 수 있게 만드는 길을 열었다"고 평가했다. 영국 재생의학연구센터장인 이안 윌머트(Wilmut) 교수도 "(iPS로 손상된 세포를 치료하는) 재생의학이 곧 실용화될 수 있다는 희망을 갖게 됐다"고 말했다.

유전자 하나로 배아줄기세포 생성

iPS를 만들 때 들어가는 유전자로 인한 암 유발도 막을 수 있는 연구결과가 나왔다. 독일 막스플랑크 분자의학연구소의 한스 슐러(Scholer) 교수 연구진은 지난달 6일 생명과학분야 최고 권위지인 '셀(Cell)'지에 "다 자란 생쥐에서 얻은 성체 신경줄기세포에 Oct4 유전자 하나만 집어넣어 iPS를 만드는 데 성공했다"고 밝혔다.

이번 연구논문의 제1저자는 한국인 박사과정 유학생 김정범(金正範·35) 연구원. 김 연구원은 "지난해 최초로 2개의 유전자만으로 iPS를 만들어 네이처지에 발표한 후 후속 연구를 통해 이번에는 그중 한 유전자를 빼고도 iPS를 만드는 데 성공한 것"이라며 "암을 유발하는 c-Myc와 Klf4 유전자를 배제했기 때문에 iPS의 실용화에 한 발 더 다가갔다"고 말했다.

척수나 탯줄혈액, 지방세포 등에서 얻을 수 있는 성체줄기세포도 특정 세포로 자라나는 능력을 갖추고 있으나, 배아줄기세포처럼 인체의 모든 세포로 자라는 만능 세포는 아니다. 김 연구원은 이런 성체줄기세포에 유전자 하나만 집어넣어 배아줄기세포로 바꾼 것이다.

▲ 김정범 연구원
올 4월 박사학위를 받을 예정인 김 연구원은 이 연구로 지난해 국제줄기세포연구학회(ISSCR)의 '젊은 과학자상(Junior Investigator Award)'을 받은 데 이어 올해엔 독일 MTZ 제단이 처음 제정한 '우수 젊은 연구자상(MTZ?-MPI-Award)' 첫 수상자로 선정되기도 했다.

조선일보 2009.03.03 02:40 이영완 기자 ywlee@chosun.com

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