보건타임즈 : 한국 줄기세포연구 세계저널 연이어 게재

침체기에 빠져있던 한국 줄기세포 연구가 기지개를 켜고 있다.

차병원 통합줄기세포치료연구센터(공동소장 정형민, 김광수)는 최근 두 편의 논문을 잇따라 세계적 저널에 발표하면서 한국 줄기세포연구가 세계적 수준임을 인식시켰다.

이번에 발표한 논문들은 모두 인간배아줄기세포에 대한 연구들로 줄기세포 임상연구에 유용하게 활용돼 인간배아줄기세포 연구 활성화의 근간이 되는 기술들이다.

새 인간배아줄기세포 배양기술 개발

정형민,이수홍 교수팀은 다공성 막을 이용한 새로운 인간배아줄기세포 배양기술을 개발했고, 이 연구결과는 Stem Cells 10월호에 게재됐다.

이번에 개발한 인간배아줄기세포 신배양기술은 1마이크로미터(10⁶㎜)의 극미세 구멍이 있는 다공성 막 하단 부위에 줄기세포에 영양을 공급하는 지지세포(Feeder Cells)를 부착하고, 반대쪽에 인간배아줄기세포를 넣어 증식하는 기술이다(그림).

또 기존의 인간배아줄기세포 배양은 영양을 공급하는 동물 지지세포와 혼합으로 상당한 어려움이 있었지만 이번에 개발된 기술은 다공성 막으로 인해 서로 혼합되지 않아 향후 임상치료제로 개발할 때 동물세포 또는 동물성 단백질 노출로 인한 문제를 해결했다.

교수팀은 이 기술을 이용했을 때 인간배아줄기세포가 정상적으로 증식한 것을 확인했다. 더불어 세포를 새로운 배양접시에 옮겨 증식시키는 계대 배양도 기존에 미세한 피펫으로 하던 수작업에서 벗어나 간편하게 스크랩퍼(scraper)로 긁어 쉽게 이루어질 수 있도록 했다.

이를 통해 인간배아줄기세포 유지배양 시간을 단축시켰고, 연구원의 숙련도에 따라 배양 성공 여부가 달라지던 것을 평준화시켰다.

특히 이 기술로 인간배아줄기세포 배양 시 영양을 공급하는 동물지지세포를 변경하면 원하는 특정세포로 분화할 수 있는 기술로도 활용이 가능한 연구도 진행중이다. 다공성 막을 이용한 줄기세포 신 배양기술은 현재 국내 특허를 취득했으며, 국제 특허 출원도 진행 중이다.

유전자변형 인간배아줄기세포주도 개발

정형민 교수팀은 인간배아줄기세포에 특정 유전자를 도입한 유전자변형 인간배아줄기세포주 개발에 성공하고, 이 연구결과를 Stem Cells and Development에 발표했다.

정 교수팀이 개발한 이번 기술은 인간배아줄기세포에 렌티바이러스 벡터를 이용한 유전자 도입기술을 이용한 것으로 유전자 도입 후에도 줄기세포의 기능은 그대로 유지되면서, 줄기세포에 도입한 특정 유전자가 줄기세포 증식 및 분화 후에도 유전자가 안정적으로 발현되는 기술이다.

이번 연구에서 정 교수팀은 형광발색 유전자인 eGFP유전자를 렌티바이러스 시스템을 이용하여 인간배아줄기세포에 도입한 결과, 유전자의 특성을 그대로 반영한 형광 빛을 발산하는 인간배아줄기세포주 확립에 성공했다.

또 테라토마 형성 실험을 통해서도 도입된 유전자의 특성을 가지면서 각종 세포로 분화가 가능함을 입증해 줄기세포 기능 유지를 확인했다.

형광발색유전자인 eGPF가 발현되는 인간배아줄기세포는 특정 세포에 대한 동물실험 시 이식한 세포의 위치를 파악하고, 세포가 이동하는 경로를 추적할 수 있어 세포의 생존기간을 비롯해 세포 생착 여부 등을 알 수 있다.

특히 이 기술은 세포 생착률을 높이기 위해 세포 이식량을 조절하거나 세포 이식 방법 등을 결정하는 데도 도움을 줄 수 있어 줄기세포 연구 활성화에 유용하게 활용될 것으로 기대된다(그림).

[그림]생체 내 이식한 세포의 위치파악 (형광색 부분)

또 이 기술은 인간배아줄기세포를 원하는 세포로 분화시키거나 원하지 않는 세포를 제거하는 것뿐만 아니라 원하는 유전자를 인간배아줄기세포에 넣었을 때 유전자가 어떻게 기능하는지도 알 수 있어, 인간배아줄기세포주의 기초연구와 임상 활용에도 광범위하게 이용될 수 있다.

특히 줄기세포 연구뿐 아니라 줄기세포를 통해 유전자가 전달, 운반되는 기전을 알 수 이어 유전자 치료를 위한 연구에도 활용 가능성이 높은 것도 강점이다.

정형민 소장은 “이번 연구 결과들은 인간배아줄기세포에 대한 임상 연구가 한 단계 더 발전하기 위해 꼭 필요한 근간 기술로 줄기세포 연구 경쟁에서 우위를 선점할 수 있게 됐다”면서, “이번 연구 성과들을 바탕으로 보다 안전하면서도 줄기세포의 기능을 충분히 살릴 수 있는 효용성 높은 세포치료제 개발에 박차를 가할 것”이라고 밝혔다.

한편 이번 연구는 과학기술부 세포응용연구사업단과 ㈜차바이오텍의 연구지원을 받아 진행됐다.