줄기세포·유전자치료제 개발에 국비 400억원 투자 (뉴스1 2015.08.02 12:00:00)

줄기세포·유전자치료제 개발에 국비 400억원 투자

보건복지부-미래창조과학부, 민·관 컨소시엄 4개 안팎 선정

줄기세포 등 바이오의약품 이미지./© News1 이은주 디자이너

첨단 바이오의약품 기술 개발에 국비 400억원이 투자된다.

비교적 세계 시장 진출이 가능하다고 판단되는 줄기세포치료제, 유전자치료제 분야에 별도 컨소시엄을 구성·선정해 3년간 연구비를 지원하는 방식이다.

보건복지부와 미래창조과학부는 이 같은 내용의 '글로벌 첨단 바이오의약품 기술 개발 사업'을 추진한다고 2일 밝혔다.

이번 신규 사업은 줄기세포치료제, 유전자치료제 분야에 4개 내·외의 산·학·연·병원 컨소시엄을 선정해 3년간 연구비 총 400억원을 지원하며, 올해는 150억원을 지원할 예정이다.

복지부에 따르면 줄기세포 분야는 전 세계 최초로 품목을 허가한 경험이 있고, 임상 역량은 2위권으로 평가받고 있다.

유전자는 선진국 대비 기술 격차가 3.8년으로 다른 분야보다 비교적 기술 수준이 높은 편이다.

복지부 관계자는 "기술 개발과 함께 인허가, 투자 유치, 해외 진출 등 정체된 분야를 함께 지원할 예정"이라고 설명했다.

정부는 오는 13일 오후 3시 서울 여의도 글래드호텔에서 사업설명회를 열고 자세한 지원 내용을 설명할 계획이다.

인제의대 한진 교수팀, 암 줄기세포 죽이는 메커니즘 규명

(월간암 2015년07월31일19시48분)

인제대 연구팀이 암 전이와 재발의 원인인 암 줄기세포를 쉽게 죽일 수 있는 실마리를 찾았다.

암 줄기세포는 일반 암세포와 달리 무제한 재생능력을 갖춰 암 재발과 전이의 원인으로 작용하고 있어 근본적인 치료가 요구됐다.

인제의대 생리학교실 한진 교수와 인제대 심혈관·대사질환센터 송인성 연구교수는 암 줄기세포의 에너지가 되는 물질을 찾아내 억제한 결과 암 줄기세포가 죽는 것을 동물실험을 통해 확인했다.

연구팀은 대장암 환자의 암 줄기세포 에너지 대사과정을 분석한 결과 미토콘드리아 기능이 일반 암세포에 비해 증진된 것을 발견했다. 미토콘드리아는 세포호흡에 관여하는 세포 소기관으로 활발한 세포일수록 많은 미토콘드리아를 함유하고 있다.

미토콘드리아는 산화 단백질인 페록시레독신3의 활성화를 통해 고효율 에너지를 얻어 암 줄기세포가 대사하는 것을 확인했다.

연구팀은 페록시레독신3의 활성화를 억제할 수 있는 물질인 폭스엠1(FoxM1)을 조절해 암 줄기세포가 죽는 것을 동물실험을 통해 입증했다.

다시말해 폭스엠1으로 페록시레독신3를 억제하면, 미토콘드리아가 줄어 암 줄기세포가 죽는다는 것이다.

송인성 교수는 "페록시레독신3 단백질이 암 줄기세포 생존에 중요한 인자로 폭스엠1(FoxM1)에 의해 조절되는 것을 규명했다"며 "이번 결과는 암 줄기세포사멸을 위한 표적으로 제공되어 신규 항암제 개발에 기여함으로써 대장암 치료에 획기적인 전환점을 제시해 줄 것이다"고 밝혔다.

한진 교수는 "이번 성과는 암 발생과 전이의 원인이 되는 암 줄기세포의 미토콘드리아 에너지 대사 과정을 규명함으로써 암의 재발과 전이를 막는 새로운 치료 전략을 제시했다는 점에서 의의가 크며, 항암 치료제 개발에 큰 전환점을 마련했다"고 밝혔다.

이번 연구는 교육부와 한국연구재단이 지원하는 중점연구소지원사업을 통해 수행됐으며 소화기 연구 분야 최고 권위 학술지인 가스트로엔터롤로지(Gastroenterology) 6월 16일에 게재됐다.

국내 연구진, 근육줄기세포 노화 원인 규명

(아시아경제 2015.07.29 12:00)

▲근육줄기세포에서 miR-431의 역할(출처:미래창조과학부)

순수 국내연구진이 근육줄기세포의 노화를 조절하는 마이크로 알앤에이(micro RNA)를 발굴해 노화 근육줄기세포의 근육분화능 저하 원인을 규명하는데 성공했다.

향후 근육줄기세포의 노화억제를 통한 노화성 근육감소증 치료제 개발에 기여할 것으로 기대된다.

한국생명공학연구원(생명연) 노화과학연구소 권기선 박사팀은 근육줄기세포를 분리해 마이크로RNA를 비교 분석하 결과 노화된 근육줄기세포의 분화능을 회복시키는 마이크로RNA-431(miR-431)을 새롭게 발견했다고 29일 밝혔다.

이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 바이오·의료기술개발사업의 지원으로 수행됐다. 연구논문(논문명:miR-431 promotes differentiation and regeneration of old skeletal muscle by targeting Smad4)은 세계적 권위의 국제학술지인 진 앤드 디벨롭(Genes & Development) 저널에 7월27일자(현지사간)온라인 판에 게재됐다.

50대 후반부터 빠른 근육노화(근육감소증)로 인한 근육량 감소는 일상생활 활동장애를 유발해 노인들의 독립적인 생활을 제한하고 경제활동을 위축시키게 된다. 또한 기초대사율을 저하시켜 인슐린 저항성을 높이고 2형 당뇨병 발생을 촉진시키는 등 2차 노인성질환을 유발하는 주요 원인이다.

노화된 근육줄기세포의 수적 감소 및 근육분화능 저하는 노화성 근감소증을 유발하는 주요 원인중 하나로 알려져있다.

그동안 근육노화를 촉진하는 외부인자로써 TGF-β(Transforming Growth Factor-beta) 단백질이 보고된 바 있으나, 근육줄기세포의 노화를 조절하는 내재적 인자 및 작용기전에 대해서는 아직까지 알려져 있지 않았다.

연구팀은 젊고, 늙은 생쥐 근육에서 근육줄기세포를 분리해 마이크로RNA를 비교 분석해 노화된 근육줄기세포의 분화능을 회복시키는 마이크로RNA-431을 새롭게 발견했다.

또, 이 마이크로RNA가 근육줄기세포의 분화능을 억제한다고 보고된 바 있는 TGF-β 신호전달체계의 하위 단백질인SMAD4(SMAD family member 4)를 저해하는 사실을 규명했다.

연구팀은 실험을 통해 노화된 근육줄기세포에서 miR-431의 발현이 현저히 감소돼 있음을 확인다. 또, 노화된 근육줄기세포 및 늙은 쥐의 손상 근육에 인위적으로 miR-431을 발현시키면 노화로 인해 저하된 근육 분화 및 재생이 회복하는 것을 확인했다.

연구팀은 "노화된 근육줄기세포에서의 miR-431의 감소로 인해 그 타겟 단백질인 SMAD4가 증가하며, 이것이 늙은 마우스 근육에서 TGF-β 신호전달 활성화의 원인으로 작용해 근육분화 및 재생능이 저하됨을 규명한 것"이라고 설명했다.

즉, 근육줄기세포가 노화됨에 따라 내재적 인자인 miR-431이 감소하며, 이것이 SMAD4 단백질의 증가를 통해, 근육분화 및 재생을 저해하는 TGF-β 신호활성화를 야기해 근육 감소를 촉진한다는 것이다.

연구책임자인 권기선 박사는 "이번 연구성과는 노화에 따른 근육감소증을 효과적으로 치료하기 위해서는 근육줄기세포의 노화억제가 필요한데, 근육줄기세포를 회춘시키는 조절인자로써 마이크로RNA가 중요하다는 사실을 밝힌 것"이라고 설명했다.

권 박사는 "새로 발굴된 miR-431을 통한 SMAD4 조절을 통해 근육줄기세포의 노화를 억제함으로써, 효율적인 근육감소 치료제뿐만 아니라 근육감소로 야기되는 2차 노인성질환 치료에도 큰 도움을 줄것으로 기대된다"고 덧붙였다.

근육줄기세포 노화 원인 규명

(메디팜스투데이 2015년 07월 29일 (수) 11:58:36)

새로운 노화 조절 miR-431 발견…노화감소 치료 제시

국내연구진이 근육줄기세포의 노화를 조절하는 마이크로 알앤에이(micro RNA)를 발굴하여, 노화 근육줄기세포의 근육분화능 저하 원인을 규명했다.

한국생명공학연구원 노화과학연구소의 권기선 박사팀(교신저자: 권기선 박사(사진), 제1저자: 이광표 박사/신여진 박사과정)이 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 바이오･의료기술개발사업의 지원으로 수행됐다.

연구팀은 젊고, 늙은 생쥐 근육에서 근육줄기세포를 분리해 마이크로 알앤에이(miRNA)를 비교 분석하여, 노화된 근육줄기세포의 분화능을 회복시키는 마이크로 알앤에이-431(micro RNA-431(miR-431))을 새롭게 발견했다.

이 miRNA가 근육줄기세포의 분화능을 억제한다고 보고된 바 있는 TGF-β(Transforming Growth Factor-beta 신호전달체계의 하위 단백질인SMAD4(SMAD family member 4)를 저해하는 사실을 규명했다.

연구팀은 실험을 통해 노화된 근육줄기세포에서 miR-431의 발현이 현저히 감소되어 있음을 확인했으며, 노화된 근육줄기세포 및 늙은 마우스의 손상 근육에 인위적으로 miR-431을 발현시키면 노화로 인해 저하된 근육 분화 및 재생이 회복하는 것을 발견했다.

노화된 근육줄기세포에서의 miR-431의 감소로 인하여 그 타겟 단백질인 SMAD4가 증가하며, 이것이 늙은 마우스 근육에서 TGF-β 신호전달 활성화의 원인으로 작용하여 근육분화 및 재생능이 저하됨을 입증했다고 설명했다.

근육줄기세포가 노화됨에 따라 내재적 인자인 miR-431이 감소하며, 이것이 SMAD4 단백질의 증가를 통해, 근육분화 및 재생을 저해하는 TGF-β 신호활성화를 야기하여 근육감소를 촉진한다고 연구팀이 밝혔다.

권기선 박사는 “이번 연구성과는 노화에 따른 근육감소증을 효과적으로 치료하기 위해서는 근육줄기세포의 노화억제가 필요한데, 근육줄기세포를 회춘시키는 조절인자로써 miRNA)가 중요하다는 사실을 밝힌 것”이라고 말했다.

새로이 발굴된 miR-431을 통한 SMAD4 조절을 통해 근육줄기세포의 노화를 억제함으로써, 효율적인 근육감소 치료제뿐만 아니라 근육감소로 야기되는 2차 노인성질환(당뇨, 비만, 심혈관질환 등) 치료에도 큰 도움을 줄것으로 기대된다고 밝혔다.

이번 연구성과는 특허출원 및 세계적 권위의 국제학술지인 진 앤드 디벨롭(Genes & Development) 저널에 27일자 온라인 판에 게재됐다.


재생 근육 면적 측정 실험

근육줄기세포 노화 원인 규명...젊음 되찾는 기적에 성큼

(닥터더블유 2015.07.29 11:09:44)

권기선 박사팀, 근육 젊게하는 마이크로 RNA 발견

순수 국내연구진이 근육줄기세포의 노화를 조절하는 마이크로 알앤에이(micro RNA)를 발굴하여 노화 근육줄기세포의 근육분화능 저하 원인을 규명했다. 이 성과를 통해 향후 근육줄기세포의 노화억제를 통한 노화성 근육감소증 치료제 개발에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.


▲ 생명연 노화과학연구소 권기선 박사

한국생명공학연구원(이하 생명연) 노화과학연구소 권기선 박사팀(교신저자: 권기선 박사, 제1저자: 이광표 박사/신여진 박사과정)이 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 바이오･의료기술개발사업의 지원으로 수행됐고, 특허출원 및 세계적 권위의 국제학술지 진 앤드 디벨롭(Genes & Development) 저널에 7월27일자(한국시각 7월28일) 온라인 판에 게재됐다.
(논문명 : miR-431 promotes differentiation and regeneration of old skeletal muscle by targeting Smad4)

50대 후반부터 빠른 근육노화(근육감소증)로 인한 근육량 감소는 일상생활 활동장애를 유발하여 노인들의 독립적인 생활을 제한하고 경제활동을 위축시키게 된다. 또한 기초대사율을 저하시켜 인슐린 저항성을 높이고 2형 당뇨병 발생을 촉진시키는 등 2차 노인성질환(당뇨, 비만, 심혈관질환 등)을 유발하는 주요 원인이다.

노화된 근육줄기세포의 수적 감소 및 근육분화능 저하는 노화성 근감소증을 유발하는 주요 원인중 하나로 알려져 있다. 근육노화를 촉진하는 외부인자로서 TGF-β 단백질이 보고된 바 있으나, 근육줄기세포의 노화를 조절하는 내재적 인자 및 작용기전에 대해서는 아직까지 알려져 있지 않았다.

연구팀은 젊고, 늙은 생쥐 근육에서 근육줄기세포를 분리하여 마이크로 알앤에이(micro
RNA)를 비교 분석하여, 노화된 근육줄기세포의 분화능을 회복시키는 마이크로 알앤에이-431(micro RNA-431(miR-431))을 새롭게 발견하였으며, 이 마이크로 알앤에이가 근육줄기세포의 분화능을 억제한다고 보고된 바 있는 TGF-β 신호전달체계의 하위 단백질인SMAD4를 저해하는 사실을 규명했다.

연구팀은 실험을 통해 노화된 근육줄기세포에서 miR-431의 발현이 현저히 감소되어 있음을 확인했으며, 노화된 근육줄기세포 및 늙은 마우스의 손상 근육에 인위적으로 miR-431을 발현시키면 노화로 인해 저하된 근육 분화 및 재생이 회복하는 것을 확인했다.

노화된 근육줄기세포에서의 miR-431의 감소로 인하여 그 타겟 단백질인 SMAD4가 증가하며, 이것이 늙은 마우스 근육에서 TGF-β 신호전달 활성화의 원인으로 작용하여 근육분화 및 재생능이 저하됨을 규명한 것이라고 할 수 있다.

즉 근육줄기세포가 노화됨에 따라 내재적 인자인 miR-431이 감소하며, 이것이 SMAD4 단백질의 증가를 통해 근육분화 및 재생을 저해하는 TGF-β 신호활성화를 야기하여 근육감소를 촉진한다는 것이다.

연구책임자인 권기선 박사는 “이번 연구성과는 노화에 따른 근육감소증을 효과적으로 치료하기 위해서는 근육줄기세포의 노화억제가 필요한데, 근육줄기세포를 회춘시키는 조절인자로써 마이크로 알앤에이(micro RNA)가 중요하다는 사실을 밝힌 것”이라며 “새로 발굴된 miR-431을 통한 SMAD4 조절을 통해 근육줄기세포의 노화를 억제함으로써, 효율적인 근육감소 치료제뿐만 아니라 근육감소로 야기되는 2차 노인성질환(당뇨, 비만, 심혈관질환 등) 치료에도 큰 도움을 줄 것으로 기대된다”고 밝혔다.

◆ 용어설명

1. 노화성 근육감소증(Sarcopenia)
노화성 근감소증은 노화에 따라 근육량이 점차 줄어드는 질환으로, 50대부터 시작되며, 60세 이상 인구의 약 50%가 근감소증 환자에 해당하는 유병률을 보이게 된다.
근감소증에 의한 근육량 감소는 일상생활 활동장애와 보행장애를 유발하며, 노인들의 독립적 생활을 제한하는 주요원인이 된다. 또한 기초대사율을 저하시켜서 인슐린 저항성을 높이고 2형 당뇨병 발생을 촉진하며, 고혈압 및 심혈관계 질환이 생길 위험이 3~5배 증가하게 된다.

2. 근육줄기세포(Satellite cell/Myoblast)
근육줄기세포는 근섬유(myofiber)의 basal lamina에 존재하며, 근육을 이루는 세포의 약 2~4%를 차지하고 있다. 평상시 휴지기 상태에 있다가 상해, 질병에 의해 근육 손상이 발생하면 활성화되어 근육으로 분화한다.

3. 마이크로 알앤에이(microRNA)
약 22개의 nucleotide로 이뤄지는 miRNA는 유전자가 전사된 이후에 3‘ 말단의 번역되지 않는 부분에 결합하여, 단백질로 전환되는 것을 저해하는 역할을 함으로써, 전사된 유전자의 단백질 발현을 미세 조절한다.

4. TGF-β(Transforming Growth Factor-beta)
다양한 종류의 세포들에 작용하여 세포의 분열, 분화 그리고 생리 활성을 조절하는 성장인자

5. miR-431(micro RNA-431)
노화된 근육줄기세포의 분화능 및 재생능을 회복시키는 마이크로 알앤에이(micro RNA)

6. SMAD4(SMAD family member 4)
TGF-β 신호전달을 매개하는 단백질중 하나로서 현재까지 근육줄기세포 노화 조절 기능이 거의 알려지지 않음

줄기 세포

(고등셀파 생명과학)

줄기 세포

스스로 계속 분열하면서 적절한 환경에서 몸을 구성하는 여러 기관이나 조직을 구성하는 세포로 분화할 수 있는 미분화 세포이다.

줄기 세포는 제 기능을 못하는 세포나 장기를 대체할 수 있어 난치병에 줄기 세포를 이용하려는 연구가 활발하다.

배아 줄기 세포

1. 배아 줄기 세포

배반포 시기 초기 배아의 내부 세포 덩어리로부터 분리해 낸 줄기 세포로, 어느 조직으로도 분화할 수 있는 능력(전분화능)이 있다.

세포 증식이 가능하고 우리 몸에 필요한 어떤 종류의 세포나 조직을 만들어 낼 수 있어 심장병, 근육 위축증 등의 치료에 이용될 수 있다.

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◇ 배반포

정자와 난자의 수정으로 생긴 수정란의 난할 과정에서 속에 빈 공간이 생기는 시기의 배아를 포배 또는 배반포라고 한다. 배반포 시기 배아의 바깥층 세포는 나중에 태반을 형성하고, 내부 세포 덩어리는 배아로 성장하게 된다. 배아를 형성할 내부 세포 덩어리가 배아 줄기 세포이다.

2. 복제 배아 줄기 세포

핵을 제거한 난자에 체세포에서 꺼낸 핵을 넣어 발생시키는 기술을 핵치환이라고 한다. 핵치환에 의해 생긴 복제 배아는 핵을 제공한 개체와 동일한 유전자를 가지므로 환자의 체세포 핵을 이식하여 환자와 유전적으로 동일한 줄기 세포를 만든다.

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◇ 핵치환

핵치환 기술은 핵을 제거한 난자에 생물에서 추출한 핵을 이식하여 발생시켜 핵을 제공한 생물과 유전적으로 동일한 개체를 얻을 수 있는 기술로, 우수한 품종의 가축을 대량 생산하거나, 멸종 위기에 처한 생물의 종을 보호하고 복제하며, 장기 이식용 동물을 생산하는 데 이용된다.

◇ 핵치환과 복제 동물

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암양의 젖샘 세포를 채취한 뒤 배양한다. 다른 암양에서 채취한 난자의 핵을 제거한 후, 전기 자극으로 젖샘 세포와 무핵 난자를 융합시킨다. 융합된 세포를 난할시킨 후 대리모의 자궁에 착상시켜 새끼 양을 얻는다. → 핵치환을 통해 태어난 복제 양 돌리는 핵을 제공한 암양과 유전적으로 동일하다. (이와 같은 복제를 생식적 복제라고 한다.)

3. 배아 줄기 세포의 장단점

장점 : 신체 모든 기관으로 분화할 수 있는 줄기 세포를 얻을 수 있다.

단점 : 인간 복제의 가능성이 있으며, 배아를 희생시켜야 한다는 생명 윤리적인 문제가 있다.

성체 줄기 세포

1. 성체 줄기 세포

조직이나 기관으로 분화된 세포들 사이에서 발견되는 미분화 세포로, 성체가 된 후에도 남아 있는 줄기 세포이다.

2. 성체 줄기 세포의 특징

사람의 피부, 골수, 제대혈(탯줄의 혈액) 등에서 얻을 수 있는데, 모든 기관을 구성하는 세포로는 분화하지 못하고 피부, 근육의 힘줄, 혈구 등으로만 제한적으로 분화할 수 있다(다분화능).

배아 줄기 세포와는 달리 세포 증식이 어렵고 쉽게 분화되는 경향이 강하다. 여러 종류의 성체 줄기 세포를 사용하여 장기 재생을 할 수 있으며 이식된 후 각 장기의 특성에 맞게 분화할 수 있는 특성을 가지고 있다.

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※ 피부에서 얻은 줄기 세포는 피부 세포로만, 골수로부터 얻은 줄기 세포는 혈구로만 분화된다.

◇ 전분화능과 다분화능

배아 줄기 세포는 사람의 몸을 구성하는 장기를 구성하는 모든 세포로 분화될 수 있어 이러한 특성을 전분화능이라고 한다. 반면 골수에서 얻은 성체 줄기 세포는 혈구 세포로는 분화할 수 있지만 모든 장기로 분화되지는 않으므로 이러한 특성을 다분화능이라고 한다.

3. 성체 줄기 세포의 장단점

장점 : 거부 반응이 없고, 생명 윤리 문제를 일으키지 않는다.

단점 : 소량으로 존재하여 분리해 내기 쉽지 않고, 분화될 수 있는 조직이나 기관이 제한적이다.

역분화 줄기 세포

1. 역분화 줄기 세포

사람의 체세포에 조절 유전자를 도입하여 줄기 세포에서 중요한 기능을 하는 것으로 알려진 전사 조절 인자를 발현시켜 만든 다양한 분화 능력을 가진 줄기 세포이다.

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2. 역분화 줄기 세포의 장단점

장점 : 환자 본인의 체세포를 이용하여 줄기 세포를 만들므로 거부 반응이 없고, 인간 복제와 관련한 윤리적 문제도 없다.

단점 : 성공 확률이 아직 낮고, 안정성이 확인되지 않았으며, 줄기 세포의 분화 능력도 충분히 검증되지 않았다.

배아줄기세포[편집]

이 부분의 본문은 배아줄기세포입니다.

남성의 생식세포인 정자와 여성의 생식세포인 난자의 수정으로 생성된 수정란에서 유래한다. 수정란이 어머니 뱃속에서 아기로 성장할 때 약2조개의 세포가 생기는데 배아줄기세포는 이러한 다양한 종류의 세포로서 분화할 수 있는 능력을 가진다. 전분화능 줄기세포라고도 한다. 대량증식이 가능하며 거의 모든 신체세포로 분화가 가능하며 면역거부반응이 없어 타인과 타종에게 이식이 가능하다. 그러나 분화조절이 어려워 암세포로 될 가능성이 있어 기술의 정밀함을 요하며, 수정란의 파괴로 윤리적 문제가 제기될 수 있다.

배아줄기세포의 분화능[편집]

배아줄기세포가 분화되는 과정의 모식도.

배아줄기세포의 분화능(Differentiation capacity)은 다음과 같다. 전능성(Totipotency) - 개체를 형성할 수 있는 분화능을 말하며, 세포 하나하나가 한 개체로 분화가 가능하다. 임신 초기에 수정란이 갈라지면서,일란성 쌍둥이가 생기는 것과 같은 이치이다. 만능성(Pluripotency) - 태아나 성체의 모든 세포로 가는 분화능을 말하며, 초기 수정란세포가 분열하면서 여러 장기로 분화되기 전 단계의 세포로써 이러한 세포는 심장, 췌장, 간, 피부, 신경 등등 다양한 장기로 분화가 가능하다. 다능성(Multipotency) - 제한된 배엽의 세포로만 가는 분화능을 말하며, 제한된 장기로만 분화가 가능한 세포 분화 능력을 말한다.

중간엽줄기세포(mesenchymal stem cell)는 뼈를 형성하는 조골세포(osteoblast)와 연골세포(chondrocyte)로 분화할 수 있다

성체줄기세포[편집]

이 부분의 본문은 성체줄기세포입니다.

이 줄기세포는 신체 각 조직에 극히 소량만이 존재한다. 특정한 조직을 구성하는 세포로 즉, 골수세포는 혈구세포로, 피부줄기세포는 피부로, 후각신경세포는 후각신경세포로만 분화되도록 정해진 세포이다. 대표적인 예로 다능성 조혈모세포가 있다. 항상 우리 몸을 건강한 상태로 유지하는데 필요로 하는 최소한의 세포를 제공해 주는 세포이다. 어떤 손상이 발생하면 다른 장기에 있던 줄기세포가 몰려와서 손상된 조직으로 변하는 분화의 우연성이 있다. 분화가 안정적이어서 암세포 가능성이 없고, 이미 임상적 적용이 가능한 단계까지 왔다. 배아줄기세포와는 다르게 수정란에 파괴가 없어서 윤리적으로도 문제가 되지 않는다. 그러나 얻을 수 있는 줄기세포수가 적고, 배양이 어려우며 특정 세포로만 분화가 가능한 단점이 있고, 또 면역 거부 때문에 기증, 공여가 안 된다.

만능 유도 줄기세포[편집]

이 부분의 본문은 유도만능줄기세포입니다.

이 줄기세포는 ips줄기세포로 흔히 불리며 신체 어느 곳을 이용해도 배아줄기세포 와 같은 성질의 줄기세포로 역분화가 가능하다는 장점이 있다. 초기화 또는 역분화 라는 말로도 쓰이며 둘의 의미는 사실상 같다. 2007년 일본의 과학자 야마나카 신야를 필두로한 야마나카 팀이 최초로 쥐를 이용한 역분화에 성공하여 인간의 신체의 어느 부분을 이용해도 배아줄기세포와 같은 줄기세포를 만들 수 있다는 희망의 지평을 열었다. 2012년 이같은 공로로 최단시간에 야마나카 신야박사는 2012년 노벨 생리의학상을 받았다. 이것은 인류의 생명공학의 교과서를 통째로 다시 써야할 만큼 위대한 업적이며 도마뱀의 팔다리 척추등을 모두 스스로 재생하는 재생능력처럼 인간도 이와 같은 재생능력을 얻을수 있다는 21세기 생명공학의 엄청난 업적임에 분명하다. 화상환자나 기타 팔다리를 후천적으로 잃거나 척추마비 환자들에게도 엄청난 희망의 보고이다. 이 분야는 일본이 일찍 선두를 차지했으나 결과적으로는 미국이 모든 줄기세포 분야에서 선두를 차지하게 되었다.

세포 외 기질 치료[편집]

세포 외 기질 치료는 돼지방광에서 추출한 가루를 주축으로 하는 치료로 현재는 다양한 재료로 시험에 쓰이고 있다. 도마뱀의 재생능력 자체에 착안하여 고안된 치료법으로 잘린 손가락이 신경등을 포함 100% 원상복구 되는 연구 결과와 화상환자의 피부가 100% 가까이 완쾌되는 보고 등이 이어지며 줄기세포치료의 메카로 떠오르고 있다. 하지만 연구단계로써 13년 정도의 기간이 소요되면 대중화가 될것으로 기대되고 있다. 모든 줄기세포 연구는 다방면에서 시행되어야 하며 세포 외 기질 치료방법도 그중 하나일뿐이다.

연표[편집]

생쥐의 배아줄기 세포

1908년: 러시아 알렉산터 막시모프가 베를린 혈액학회의에서 줄기세포(stem cell)라는 용어를 제안했다.
1952년: 미국 최초로 수정란 분할로 개구리 복제에 성공했다.
1963년: 캐나다 토론토 대학교의 어니스트 매컬럭과 제임스 틸이 최초로 줄기세포의 존재를 증명했다.
1978년: 영국 인간복제에 초석이 되는 시험관 아기를 최초로 탄생시켰다. 그러면서 Hematopoietic 줄기 세포는 인간의 제대혈에서 발견된다는 사실을 알아내었다.
1983년: 미국 수정란 분할로 쥐를 복제했다.
1997년: 영국 체세포 복제로 복제양 돌리를 탄생시켰다.
1998년: 미국 위스콘신 의과대학교의 발생 생물학자인 제임스 톰슨(1958년 출생)은 인간의 배아줄기세포를 잉여 수정란에서 세계최초로 분리하여 배양하였다. 연구 결과는 1998년 11월 6일 사이언스 저널에 게재되었다.
2004년: 한국 서울대학교 황우석 교수가 인간 난자를 이용한 배아줄기세포를 성공했다고 발표했지만 이는 거짓으로 밝혀졌다.
2005년: 영국 킹스턴 대학교 콜린 머거킨 교수는 세포 증식(Cell Proliferation) 최신호에 발표한 연구보고서에서 "우리는 배아줄기세포와 성체줄기세포의 성질을 모두 가진 특별한 세포군을 최초로 발견했다."고 밝혔다. 국제우주정거장 관련 기술을 사용해 무중력 상태에서 세포를 배양했다. 배아는 생명윤리논란을 불렀는데, 이번 연구에서는 배아가 아니라 제대혈에서 세포를 추출했다.^[1]
2007년: 미국 올리버 스미시스(82. 노스캐롤라이나 대학교), 마리오 카페치(70. 유타 대학교), 영국 마틴 에반스(66. 카디프 대학교)가 배아줄기세포 연구로 노벨 의학상을 수상했다. 유전자 치료법이라는 현대 의학의 새로운 개념이 정립되었다.^[2] 이들은 유전자 적중법(gene-targeting)을 이용해 특정 유전자를 조작한 생쥐의 배아줄기세포를 만들고 이를 이용하여 세계 최초로 특정유전자가 변형된 완전한 생쥐를 만들어 냈다.^[2]
2013년: 미국 9년 전 황우석 박사가 세계최초로 성공했다고 발표했다가 거짓말로 드러났던 인간 배아줄기세포 복제를 미국이 세계최초로 성공했다. 오리건 과학 대학교 슈크라트 미탈리포프 박사팀은 2013년 5월 15일(현지시간) 과학잡지 ‘셀’(Cell)에 여성 난자에서 핵을 제거한 자리에 다 자란 피부 세포를 주입해 6개의 복제 배아를 만들어 다양한 세포로 분화하는 데 성공했다고 발표했다. 오송첨단의료진흥재단 이효상 박사는 배아복제, 경상대 수의대 출신 강은주 박사는 줄기세포를 담당해 논문의 공동저자에 이름을 올렸다. 미탈리포프 박사팀은 한 번에 난자 수백 개가 파괴됐던 기존 연구와 달리 이번엔 난자 2개 중 1개가 성공해 확률을 수백 배 끌어올렸다.^[3]^[4]^[5]

인간에게 적용될 수 있는 줄기세포의 다양한 쓰임새.

줄기세포의 가치[편집]

줄기세포의 불멸성과 다분화성은 사람의 발생과정의 연구를 위한 좋은 in vitro model을 제공한다. 줄기세포의 분화과정을 연구함으로써 발생 및 분화과정에 작용하는 유전자들을 밝히게 되며, 이러한 연구는 사람의 유전체 지도가 완성되면 가속될 것으로 예상된다. 또 줄기세포로부터 얻은 균질한 사람의 조직이나, 세포를 대상으로 약물검사, 독성검사를 수행하게 됨으로써 신약개발이 활발해질 것이다. 그러나 무엇보다도 줄기세포가 미래에 갖는 최고의 가치는 훼손된 조직을 대체할 수 있는 세포나 조직을 다량으로 얻을 수 있게 되어 난치성 질병의 치료에 이용할 수 있다는 점이다. 예를 들면 퇴행성 뇌질환의 하나인 파킨슨병은 도파민을 생성하는 신경세포가 사멸됨으로써 유발되며, 치료법으로는 태아의 뇌조직을 이식하는 것이 가장 효과적인 방법으로 알려져 있다. 하지만 태아 뇌조직은 매우 한정되어 있을 뿐만 아니라, 많은 윤리적, 사회적 문제를 야기시킨다. 줄기세포로부터 도파민성 신경원세포의 분화를 유도시키는 방법을 개발하면 도파민성 신경원세포를 다량으로 얻어 파킨슨병 환자에게 이식할 수 있을 것이다. 또, 인슐린을 분비하는 β세포를 다량으로 얻게 될 경우, 인슐린 주사에 의존하는 제1형 당뇨병 환자를 치료할 수 있을 것이다. 뿐만 아니라 120경에 달하는 현재의 세계 의료 시장을 전부 재편할 수 있는 꿈의 재생의학으로 가치는 갈수록 수직 상승하고 있다.

생명윤리법[편집]

줄기세포논쟁 문서를 참고하십시오.

대부분의 국가들은 생명윤리법을 제정하고 있으며, 한국은 생명윤리 및 안전에 관한 법률이 있다. 동법은 배아줄기세포를 만들기 위해 생명체로 자랄 수 있는 배아(신선배아)를 이용하는 행위를 금지하고 있다. 줄기세포를 추출하고 나면 배아가 파괴될 수밖에 없기 때문이다. 따라서 정자와 수정되지 않은 난자(미수정란)나 불임치료 후 남아 폐기할 예정인 배아(냉동배아)만 쓸 수 있다.^[6] 기증난자로는 연구할 수 없다. 황우석 박사는 기증난자를 사용했으나, 법률개정 전이었다.

그러나 미국은 기증난자로 연구하는 것을 허용하고 있다. 2006년 6월 하버드 대학교는 기증난자를 사용해 체세포 배아복제 연구를 시작했다.^[7] 2013년 황우석 박사의 연구방식과 거의 비슷한 방식으로 배아줄기세포 복제를 9년 만에 성공했는데, 이 때도 황우석 박사처럼 기증난자를 사용했다.

줄기세포

다른 표기 언어 stem cell , ─細胞

(한국민족문화대백과 사전)

[개설]

줄기세포에 대한 높은 관심은 인간의 질병을 세포 차원에서 근원적으로 치료할 수 있다는 가능성에서 비롯된다. 줄기세포는 크게 배아줄기세포와 성체줄기세포로 나뉜다. 배아줄기세포는 원리적으로 모든 조직세포로 분화할 수 있다는 점에서 폭넓은 활용이 기대되지만 분화 과정에 대한 통제가 쉽지 않은 문제점을 안고 있다.

또한, 인간배아를 조작하는 까닭에 생명윤리 문제를 불러 일으키기도 한다. 반면에, 성체줄기세포는 분화의 영역은 제한적이지만 분화가 안정적으로 이루어지는 까닭에 현재 임상치료에 적용되고 있다. 생명윤리에 대한 논쟁에서도 비교적 자유롭다.

[연원 및 변천]

줄기세포라는 용어를 처음 제안한 것은 1908년 러시아 생물학자 막시모프(Alexander Maksimov)였다. 그러나 줄기세포의 존재가 처음으로 확립된 것은 1961년으로 캐나다 토론토대학교의 맥컬럭(Ernest McCulloch)과 틸(James Till)이 쥐의 골수에서 자가 증식하는 세포를 발견했다. 1978년에는 인간 제대혈에서 혈액 줄기세포가 발견되었다.

1981년에 에반스(Matin Evans)와 카프먼(Matthew Kaufman)은 배반포 단계 쥐의 배아에 형성되는 내부 세포덩어리로부터 만능세포를 발견하고 배아줄기세포(embryonic stem cells)라는 이름을 붙였다. 1998년에 미국의 생물학자 톰슨(James Thomson)은 최초로 잉여배아를 이용하여 인간의 배아줄기세포를 분리하여 배양하는데 성공했다.

[내용]

배아는 배반포 단계에서 내부 세포덩어리를 형성하는데, 이 내부 세포덩어리를 분리해서 적절한 환경에서 잘 배양하면 죽지 않고 분열을 계속 해나간다. 그리고 면역계를 없앤 생쥐에 이 세포덩어리를 넣어주면 세포는 빠르게 피부, 근육, 뼈 등 다양한 인체 조직으로 이루어진 암과 비슷한 형태를 띠게 된다.

1998년에 미국의 톰슨은 실험을 통해 수정란 못지않게 강력한 배아줄기세포가 발생 과정에 존재한다는 것을 입증했다. 이는 잘 통제해주기만 한다면 배아줄기세포가 무한히 분열을 거듭하는 동시에 모든 조직세포로 분화할 수 있다는 것을 의미한다. 만약 배아줄기세포가 특정한 조직으로 분화하는 메커니즘을 알아내고, 그런 조직으로 분화하도록 유도할 수 있다면 세포 치료의 신기원을 열 수 있을 것이다.

한편, 성체줄기세포의 존재는 배아줄기세포 이전부터 알려져 있었다. 골수세포가 대표적 사례인데, 골수세포는 계속해서 백혈구와 적혈구 같은 혈구세포를 만들어낸다. 그런데 성체줄기세포도 필요하면 다른 조직의 줄기세포로 분화한다는 사실이 밝혀지면서 의료적 활용도가 크게 높아졌다.

[현황]

2004∼2005년에 우리나라는 줄기세포로 인하여 큰 홍역을 치렀다. 서울대학교 수의학과 교수였던 황우석 박사가 세계 최초로 ‘인간체세포 복제배아 줄기세포’를 확립했다는 논문을 세계적인 과학 저널 『사이언스』에 실었는데, 그 논문이 조작된 것으로 밝혀지면서 줄기세포의 존재 여부를 둘러싼 논란이 커졌기 때문이다. 여기에는 황우석 박사의 과학사기가 가장 크게 작용했지만 줄기세포 산업을 미래의 성장 동력으로 삼으려는 성급한 정부 정책도 한몫하고 있었다.

체세포복제를 통한 인간배아복제가 시도되는 이유는 면역거부반응을 피할 수 있기 때문이다. 기본적 원리는 복제양 돌리에 적용했던 핵 이식에 의한 체세포복제의 원리와 동일한 것이다. 복제양 돌리와 다른 점은 인간배아를 대상으로 삼고 있다는 점과 개체 복제가 아니라 치료 목적에 복제 기술을 이용하려 했다는 점이다.

소위 ‘황우석 사건’ 이후 국내의 배아줄기세포 관련 연구는 한동안 침체기를 겪다가 최근에 다시 연구가 본격화되고 있다. 2013년에 미국 오리건대학의 미탈리포프(Shoukrat Mitalipov) 연구팀은 황우석 박사가 했던 것과 동일한 방식으로 줄기세포를 확립하는데 성공했다. 이 연구팀에는 한국인 연구자들이 공동연구자로 참여했다. 한편, 우리나라에서도 2014년 4월에 성인 체세포를 이용한 인간체세포 복제배아 줄기세포를 확립하였다.

[의의와 평가]

줄기세포 연구 분야는 난치병과 불치병을 세포 차원에서 근원적으로 치료할 수 있다는 점에서 미래가 크게 기대되는 분야이다. 그러나 인간배아를 조작의 대상으로 삼을 수밖에 없다는 점에서 배아의 지위를 둘러싼 논쟁 등 생명윤리가 불거지는 것도 당연하다. 질병 치료라는 인도주의를 실현하면서 생명을 경시하는 풍조를 막을 수 있는 줄기세포 연구와 활용에 대한 진지한 고민이 요구된다

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