뇌질환·당뇨 등 난치병 환자용 세포치료제 개발에 필요한 줄기세포의 전분화능(全分化能: 모든 종류의 세포로 분화할 수 있는 능력)과 유도만능줄기세포(인위적인 역분화 과정을 거쳐 전분화능을 갖도록 유도된 세포, 이하 iPS)의 효율을 조절하는 핵심 원리가 국내 연구진에 의해 밝혀져 주목된다.
이에 따라 향후 부작용 없이 효과적인 환자맞춤형 줄기세포 치료제 개발에 새로운 가능성이 열릴 전망이다.
21일 교육과학기술부에 따르면 서울대 융합과학기술대학원 윤홍덕 교수(48, 분자의학 및 바이오제약학) 주도로 장현철 박사, 김태완 박사과정 연구원이 참여한 서울대 연구팀은 피부세포가 유도만능줄기세포로 역분화하는 과정에서 세포의 영양상태에 따라 역분화 효율이 크게 좌우되며, 당화(단백질에 포도당 유도체들이 결합하는 것)가 줄기세포의 전분화능과 자기재생능력을 조절한다는 사실을 규명했다.
연구팀은 특히, 줄기세포를 유지하는 데 핵심 구실을 하는 '옥트4'(Oct4) 단백질이 당화에 의해 조절되며, 당화되지 못한 옥트4 단백질은 줄기세포를 유지하지 못할 뿐 아니라 유도만능줄기세포를 형성하지 못한다는 사실도 밝혀냈다.
iPS는 피부세포 같은 일반 체세포를 역분화해 분화하기 전 상태로 되돌려놓은 줄기세포를 말한다. 정자와 난자가 수정한 배아에서 얻는 배아줄기세포와 달리 체세포를 이용해 윤리적인 문제에서 자유롭다. 자신의 세포를 쓰기 때문에 줄기세포를 원하는 세포로 분화해 이식했을 때 면역거부 반응도 없다. 하지만 iPS 형성에 영향을 미치는 게 무엇인지 뚜렷하게 알려진 게 없었다.
연구팀은 포도당이 그 열쇠를 쥐고 있다는 사실을 처음 발견했다. 세포 안의 '옥트4' 단백질은 줄기세포의 형성과 기능을 조절하는데, 이 단백질에 포도당이 결합하지 못하면 iPS가 제대로 만들어지지 않았다. 설사 만들어졌다 해도 다른 세포로 분화하는 능력은 현저히 떨어졌다.
윤 교수는 "포도당을 잘 조절하면 iPS 제작 효율을 높일 수 있다"며, "환자맞춤형 줄기세포 치료제 개발에 한 발 다가간 것"이라고 말했다.
한편 이번 연구는 교과부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업(도약·핵심연구)과 WCU(세계수준의 연구중심대학) 육성사업 및 학문후속세대양성사업의 지원으로 수행됐다. 연구결과는 이 달 18일 국제학술지 '셀'의 자매지인 '세포줄기세포(Cell Stem Cell)' 온라인판에 소개됐다.
