차병원그룹 바이오기업 차바이오앤디오스텍 미국 현지법인인 Stem Cells & Regenerative Medicine International (이하 Stem International: 대표이사 정형민) 연구팀이 세계 최초로 역분화 유도만능줄기세포(induced pluripotent stem cells: 이하 iPS cells)가 분화과정에서 조기노화로 인해 특정세포로 분화와 증식능이 제한된다는 사실을 규명했다.
이번 결과는 최근 각광받고 있는 역분화 유도만능줄기세포가 바이러스 매개 유전자 전달방법으로 생산될 경우에는 특정세포로 분화가 제한됨에 따라 임상적용시 문제가 된다는 점을 규명한 것으로 단백질 이나 소분자 화학물질 등을 이용하는 새로운 안전한 기술이 필요하다는 점을 제시해 획기적인 연구성과로 평가 받고 있다.
이번 연구는 Stem International 연구팀장인 Shi-Jiang Lu 박사팀 (CHA 의과학대학교 겸임교수)과 하바드의대 김광수 교수팀 그리고 ACT사의 Robert Lanza 박사와의 공동으로 추진됐다.
이번 연구에서는 현재 바이러스 유전자 전달방법으로 생산된 8종의 iPS cells 과 25종의 인간배아줄기세포를 이용해 세포의 분화과정을 비교했다.
이 두 가지 줄기세포는 모두 모든 세포로 분화 가능한 줄기세포지만 배아줄기세포와는 달리 iPS cells 분화초기과정에서 세포사멸이 촉발돼 특정세포로의 분화효율과 증식능이 매우 낮게 나타난다는 사실을 세포분화연구를 통해 발견했다. iPS cells의 경우 적혈구와 같은 혈구세포로 분화유도시 배아줄기세포에 비해 1/1,000배 이상 낮은 효율을 나타냈다.
또 혈관세포와 망막세포의 분화유도 과정에서도 세포의 조기사멸이 특징적으로 관찰됐다. 이런 이유로는 iPS cells를 생산하는 방법으로 널리 사용되는 레트로나 렌트바이러스를 매개로 하는 유전자 과발현 도입법이 원인으로 분석된다.
따라서 iPS cells의 임상응용을 위해서는 무엇보다 인간배아줄기세포를 이용한 세포의 초기사멸의 기작 등의 기초연구가 더욱 요구될 뿐 아니라 바이러스나 유전자 조작 등의 방법이 아닌 새로운 안전한 iPS cells의 생산기술의 개발이 절실히 요구된다고 판단된다.
Stem International 대표이사이자 ㈜차바이오앤디오스텍의 정형민 사장은 “이번 연구를 통해 iPS cells이 배아줄기세포와 유사하게 다양한 세포로 분화가능하다는 사실은 입증됐지만 여전히 임상적용을 위해서는 보다 안전하고 효율이 높은 역분화 기술의 개발이 필요할 것으로 판단된다”며 “차병원그룹의 연구팀은 이미 2009년 세계최초로 단백질만을 이용한 새로운 iPS cells 기술개발을 성공, 세계적인 줄기세포 전문지인 ‘Cell Stem Cell’에 게재됐고, ‘네이처’지의 ‘2009 주요논문(Research Highlights 2009)’에 선정되는 영예를 안았으며 최근에는 이를 더욱 발전시키는 연구를 지속하고 있다. 또한 iPS cells의 임상적용이 가능하다고 해도 분화능과 증식능이 탁월한 인간배아줄기세포를 이용한 다양한 세포치료제 기술은 여전히 난치병 치료를 위한 희망이 될 것이다”고 말했다.
이번 연구결과는 세계적인 줄기세포 전문지인 ‘Stem Cell’ 2월 11일자에 게재됐다.
[그림 위] 배아줄기세포와 역분화줄기세포의 혈액-혈관형성전구세포, 혈관내피전구세포로의 분화유도
[그림 아래] 역분화줄기세포와 배아줄기세포의 분화율 및 세포사멸 비교분석
도표 ⅴ. 분화된 세포의 사멸세포 비율이 배아줄기세포의 경우 1~2%에 비해 iPSC의 경우 20~25%로 매우 높다
도표 ⅶ. 분화된 세포의 증식능의 경우 배아줄기세포에 비해 iPSC의 경우 1/4000 수준으로 크게 저하
도표 ⅷ. 노화세포의 경우 배아줄기세포의 경우 1~2%에 비해 iPSC의 경우 55~60%
->즉 iPSC의 경우 세포의 분화가 잘 이루어지지 않을뿐 아니라 세포의 노화 및 사멸이 매우 높고 분화된 세포의 증식능은 수천배의 차이가 발생함.
기사최종편집일: 2024-04-19 17:18:24
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