[의과학 칼럼] 줄기세포 활성화 어디까지 왔나

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  • 입력: 2016-03-01 18:17
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[의과학 칼럼] 줄기세포 활성화 어디까지 왔나
배규운 숙명여대 약학대학 교수


자가 복제 능력과 특정 기능을 갖는 상태로 분화할 수 있는 능력을 가진 세포를 줄기세포라고 한다. 줄기세포는 크게 배아줄기세포와 성체줄기세포로 분류되며, 인체발생 초기에 배반포 단계에서 분리한 세포를 배아줄기세포라고 하고 이론상 인체를 구성하는 모든 세포로 분화할 수 있다고 한다. 하지만 인체를 구성하는 모든 세포로 분화할 수 있는 진정한 줄기세포는 수정란이라 할 수 있으며 수정란으로부터 생명체가 완성되기까지 세포들은 다양한 조직과 기관에 맞는 기능을 갖추기 위해 수많은 운명결정 단계를 거치며 분화하게 된다. 특정기능을 가진 세포로 최종 분화하기 전 단계의 세포들을 전구세포라 하고 일부 전구세포들은 인체가 구성된 후에도 거의 모든 조직과 기관에 분화가 멈춘 상태로 존재하면서 특별한 자극이나 환경에 반응하여 자가 증식과 필요한 기능을 갖는 상태로 분화할 수 있으며 이러한 능력을 가진 세포를 성체줄기세포라 칭하고 있다.

최근 십 여 년 동안 줄기세포의 개념이 일반 대중들에게까지 소개되면서 줄기세포의 잠재능력은 많은 사람들에게 불치의 병이라 불리우던 질환을 포함해 질병치료에 대한 희망을 주어 왔던 것이 사실이다. 위에서 소개한 성체줄기세포는 근육줄기세포나 조혈모세포와 같이 존재위치와 모양이 알려진 것은 종류가 아직 많지 않지만, 재생이 어렵다고 알려져 있는 신경세포와 심장근세포를 포함하는 거의 모든 조직과 기관에 존재하며 재생과 회복에 관여하고 있다고 많은 연구자들이 증명하고 있다. 여기서 질병치료에 성체줄기세포를 이용하기 위한 관건 중의 하나는 분화가 멈추어져 휴지기 상태에 있는 성체줄기세포를 어떻게 자극하여 증식과 필요한 기능을 가진 세포로 분화하도록 유도하느냐다.

성체줄기세포는 환경의 변화에 반응한다. 능동적으로 반응하는지 수동적으로 반응하는지는 정확히 모르지만 성체줄기세포는 외부환경의 악조건을 감지하여 이를 극복하도록 반응한다. 하지만 이를 위해서는 몇 가지 전제조건이 필요하다. 첫째, 존재할 수 있는 환경이 필요하다. 즉, 성체줄기세포가 유지되려면 둘러싸고 있는 특별한 주변세포들이나 세포외 조직들이 필요하며 이를 전문용어로는 줄기세포니치(Stem Cell Niche)라 한다. 둘째, 성체줄기세포가 외부환경의 변화를 감지할 수 있는 시스템을 갖춰야 한다. 외부환경의 변화는 아마도 주변세포들로부터의 직접 접촉에 의한 자극 혹은 분비되는 물질이나 조직손상에 의한 스트레스라고 예상하고 있다. 셋째, 일련의 체계적인 반응기전이 활성화돼야 한다. 손상된 조직의 재생이나 혹은 손상이 안 되었더라도 더 많은 양의 기능을 하는 조직을 만들기 위하여 증식과 분화과정이 일어나야 한다. 이를 위해 필자를 포함하는 많은 연구자들은 줄기세포의 특성을 연구하고 활성화시킬 수 있는 방법들을 찾고 있으며 그 성과들은 기초학문에 대한 발전 뿐 아니라 다양한 질병의 치료에도 공헌할 것이라 생각한다.

여기서 필자는 자라나고 있는 우리 학생들을 줄기세포에 비유하고 싶다. 첫째, 줄기세포는 무한한 능력을 가지고 있다. 몸에 필요한 기능을 하는 모든 세포로 변화할 수 있다. 학생들도 마찬가지다. 사회의 필요한 모든 구성원 특히 전문가들이 될 수 있다. 그러나 줄기세포가 정상적으로 존재하려면 이를 뒷받침하는 환경(줄기세포니치)이 필요한 것처럼 학생들에게도 보호하고 감싸주며 동기부여를 하여 필요할 때 자극을 전달해 줄 수 있는 환경이 필요하다. 둘째, 학생들은 사회의 필요성을 인식하고 이를 위해 준비하는 자세와 노력이 있어야 한다. 사명감을 가져야 한다. 제 기능을 하지 않는 줄기세포는 몸에 필요 없는 존재다. 오히려 몸의 양분과 산소를 허비하기만 하는 해로운 존재이다. 아무리 큰 잠재능력을 가지고 있다고 하더라도 능력을 발휘하지 않는다면 없는 것이나 마찬가지이다. 필자와 같이 줄기세포의 특성을 연구하는 분야의 생명과학자들은 퇴행성 질환 및 암을 포함한 많은 질환들이 줄기세포 분화과정에서 세포운명조절 및 결정과정의 오류로 인해 발생할 수 있다고 주장하고 있다. 이러한 질환들의 근본적인 치료는 인체 내 줄기세포의 운명을 조절해 정상상태로 되돌리는 것이며 이러한 연구도 활발히 진행되고 있다. 이처럼 우리 학생들이 사회의 잘못된 구성원이 된다면 사회 전체에 해를 주는 존재로 자랄 수도 있으며 이를 예방하고 치유하기 위한 노력이 필요할 것이다. 셋째, 인체를 구성하는 데는 220여종의 세포와 조직이 필요하다고 한다. 학생들은 다양성을 가지고 본인이 가장 잘 할 수 있는, 가장 종사하고 싶은 분야의 전문가들이 되어야 할 것이다. 획일화된 교육은 다양성을 망칠 수 있다. 다양한 인체의 세포가 스스로 특별한 기능을 할 수 있도록 분화되어야 인체가 건강하듯이 우리 학생들도 가장 좋아하고 잘 할 수 있는 분야의 전문가들이 되기 위해 노력할 때 우리사회와 국가가 경쟁력을 갖게 되고 인류에도 공헌하게 될 것이다.


배규운 숙명여대 약학대학 교수




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