`역분화 만능줄기세포(iPS)` 제조시 바이러스 사용으로 우려됐던 암 발생 등의 부작용을 해결할 수 있는 대체기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 제주대학교 줄기세포연구센터 박세필 교수팀과 ㈜미래생명공학연구소 박효영ㆍ김은영 박사팀은 기존의 바이러스 대신에 `나노입자와 리포좀(Liposomal Magenetofection)`을 이용해 유전자를 넣는 방식으로 iPS를 만드는데 성공했다고 16일 밝혔다.
이번 연구는 농림수산식품부와 농촌진흥청, 제주특별자치도의 연구비 지원으로 이뤄졌으며, 논문은 국제학술지 `플로스원(PLOS ONE)` 최근호에 실렸다.
역분화는 수정란이 분화해 줄기세포가 되거나, 난자를 이용해 배아줄기세포를 만드는 것과 달리 다 자란 세포에서 배아줄기세포와 같은 만능세포를 만들어내는 것을 말한다. 역분화 만능줄기세포(iPS)라는 이름은 올해 노벨 생리의학상을 받은 일본의 야마나카 신야 교수가 고안했다.
이 줄기세포가 주목받는 것은 임상에 적용될 경우 환자 자신의 체세포(성숙세포)만을 이용하기 때문에 세포치료시 나타날 수 있는 면역거부반응을 원천적으로 해결할 수 있을 것이라는 점에서다.
때문에 줄기세포를 이용한 세포치료기술 중 가장 이상적인 방식으로 평가받고 있다.
보통 역분화를 일으키는 유전자 4개를 바이러스에 넣은 뒤 이 바이러스를 성체 세포에 감염시켜 역분화 세포를 만드는 게 일반적인 방식이다.
그러나 바이러스를 이용한 역분화 만능줄기세포의 경우 바이러스의 특성 때문에특정 세포로 분화된 뒤 세포 사멸이나 미분화 유전자 발현에 따른 암 발생 등의 부작용이 나타날 수 있다는 게 가장 큰 문제로 대두되면서 상용화에 이르지 못했다. 이후 전기충격, 화학물질 등의 방법으로 바이러스 운반체를 대체하려는 연구가 있었지만 이들 방식도 낮은 효율성을 극복하지 못했다.
박 교수팀은 이런 문제가 있는 바이러스 대신에 나노입자(Nanoparticle)를 운반체로 이용해 생쥐에서 iPS가 효율적으로 만들어지는지를 관찰했다. 나노입자 관련 기술은 이미 박 교수팀이 세계 최초로 특허를 획득해 놓은 상태다.
실험 결과 나노입자와 리포좀은 iPS를 만드는데 필요한 4개의 유전자를 생쥐 체세포 핵에 성공적으로 전달했다. 또 이렇게 만들어진 줄기세포는 신경세포, 심장근육세포, 장(Gut), 뼈, 연골 및 근육세포 등으로 분화하는 것으로 확인됐다고 연구팀은 설명했다.
역분화에 소요되는 시간도 8일로 기존 운반체의 3~5주보다 매우 짧았으며, 효율성은 10~30배 향상된 것으로 연구팀은 평가했다.
박 교수는 "iPS를 상용화하려면 바이러스 대체 기술을 선점하는 게 급선무인데 이번 실험 성공으로 일본과 미국 연구팀을 바짝 추격할 수 있게 됐다"며 "향후 환자맞춤형치료법으로 이어질 경우 막대한 부가가치를 창출할 수 있을 것"이라고 말했다.
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이번 연구는 농림수산식품부와 농촌진흥청, 제주특별자치도의 연구비 지원으로 이뤄졌으며, 논문은 국제학술지 `플로스원(PLOS ONE)` 최근호에 실렸다.
역분화는 수정란이 분화해 줄기세포가 되거나, 난자를 이용해 배아줄기세포를 만드는 것과 달리 다 자란 세포에서 배아줄기세포와 같은 만능세포를 만들어내는 것을 말한다. 역분화 만능줄기세포(iPS)라는 이름은 올해 노벨 생리의학상을 받은 일본의 야마나카 신야 교수가 고안했다.
이 줄기세포가 주목받는 것은 임상에 적용될 경우 환자 자신의 체세포(성숙세포)만을 이용하기 때문에 세포치료시 나타날 수 있는 면역거부반응을 원천적으로 해결할 수 있을 것이라는 점에서다.
때문에 줄기세포를 이용한 세포치료기술 중 가장 이상적인 방식으로 평가받고 있다.
보통 역분화를 일으키는 유전자 4개를 바이러스에 넣은 뒤 이 바이러스를 성체 세포에 감염시켜 역분화 세포를 만드는 게 일반적인 방식이다.
그러나 바이러스를 이용한 역분화 만능줄기세포의 경우 바이러스의 특성 때문에특정 세포로 분화된 뒤 세포 사멸이나 미분화 유전자 발현에 따른 암 발생 등의 부작용이 나타날 수 있다는 게 가장 큰 문제로 대두되면서 상용화에 이르지 못했다. 이후 전기충격, 화학물질 등의 방법으로 바이러스 운반체를 대체하려는 연구가 있었지만 이들 방식도 낮은 효율성을 극복하지 못했다.
박 교수팀은 이런 문제가 있는 바이러스 대신에 나노입자(Nanoparticle)를 운반체로 이용해 생쥐에서 iPS가 효율적으로 만들어지는지를 관찰했다. 나노입자 관련 기술은 이미 박 교수팀이 세계 최초로 특허를 획득해 놓은 상태다.
실험 결과 나노입자와 리포좀은 iPS를 만드는데 필요한 4개의 유전자를 생쥐 체세포 핵에 성공적으로 전달했다. 또 이렇게 만들어진 줄기세포는 신경세포, 심장근육세포, 장(Gut), 뼈, 연골 및 근육세포 등으로 분화하는 것으로 확인됐다고 연구팀은 설명했다.
역분화에 소요되는 시간도 8일로 기존 운반체의 3~5주보다 매우 짧았으며, 효율성은 10~30배 향상된 것으로 연구팀은 평가했다.
박 교수는 "iPS를 상용화하려면 바이러스 대체 기술을 선점하는 게 급선무인데 이번 실험 성공으로 일본과 미국 연구팀을 바짝 추격할 수 있게 됐다"며 "향후 환자맞춤형치료법으로 이어질 경우 막대한 부가가치를 창출할 수 있을 것"이라고 말했다.
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