건국대 의학전문대학원 줄기세포교실 한동욱 교수(36세) 연구팀과 독일 막스플랑크연구소가 공동 주도한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 일반연구자지원사업(우수신진연구)과 원천기술개발사업의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 세계 최고 권위의 과학전문지 ‘셀(Cell)’의 자매지인 ‘세포줄기세포지(Cell Stem Cell)' 주요 논문으로 온라인 판에 게재됐다. 

체내의 모든 세포로 분화될 수 있는 배아줄기세포는 치매 등 난치성 질환을 치료할 수 있는 무한한 잠재력이 있다. 그러나 면역거부반응과 난자를 이용해야 하는 윤리적인 문제로 인해 그 사용이 제한되었다. 이러한 문제점을 해결하고자 환자로부터 얻은 체세포를 배아줄기세포와 유사한 상태로 유도하는 연구(체세포 역분화)가 활성화되고 있다.

특히 지난 2006년에는 일본의 연구팀(쿄토대 야마나카 교수)이 체세포 역분화 유전자를 삽입하여 배아줄기세포와 매우 흡사한 유도만능줄기세포 생산에 성공했다.

그러나 유도만능줄기세포는 분화과정에서 소량의 미분화세포가 잔류하여 세포를 이식하는 과정에서 종양(암)이 생성될 수 있는 문제점이 있다. 따라서 최근에는 역분화과정을 거쳐 유도만능줄기세포로 만들지 않고, 직접적인 세포치료를 위한 체세포로의 직접전환(리프로그래밍)을 유도하기 위한 기술개발이 활발히 진행되고 있다.

하지만 이 기술도 세포들이 이미 최종단계까지 분화되어 자기재생능력이 없는 세포들로서, 시험관에서 일정기간 이상 배양이 어려워 세포치료에 필요한 충분한 양의 세포를 확보하는 것이 불가능했다.

한동욱 교수 연구팀은 기존의 문제점을 개선한 ‘유도신경줄기세포’를 개발하고, 치매 등 퇴행성 뇌질환 치료에 새로운 가능성을 열었다.

한 교수팀은 생쥐의 체세포에 신경줄기세포의 특이적인 유전자를 삽입하여 뇌 조직으로부터 나온 신경줄기세포와 유사한 세포를 생산해냈는데, 이를 ‘유도신경줄기세포’라고 이름을 붙였다.

한 교수팀이 개발한 유도신경줄기세포는 시험관에서 1년 이상 장기 배양이 가능하여 자기재생능력이 증명되었고, 분자생물학적 측면에서도 뇌 조직으로부터 나온 신경줄기세포와 일치했다.

또한 생쥐의 뇌 조직에 주입하자, 어떠한 종양도 형성되지 않고 다양한 신경세포로 분화되어 정상적인 분화능력도 확인됐다.

분화 및 자기재생 능력을 겸비한 성체줄기세포 중에서도 신경줄기세포로의 직접 리프로그래밍 기술개발은 줄기세포 분야 블루칩으로 각광 받는 기술이다.

한동욱 교수는 “이번 연구는 체세포를 성체줄기세포로 직접 역분화를 유도한 첫 번째 사례로서, 기존의 유도만능줄기세포를 이용한 치료의 가장 큰 문제점인 종양 형성의 문제점을 극복한 획기적인 방법으로, 향후 유도신경줄기세포를 통해 치매 등 뇌질환과 척수손상 등의 치료에 핵심기술로 활용될 것으로 기대된다”고 연구의의를 밝혔다.

한 교수는 ‘총장석학교수’로 건국대에 초빙됐으며 지난 2010년과 2011년에도 체세포를 유도만능줄기세포가 아닌 다른 형태의 줄기세포인 유도외배엽줄기세포로의 직접 리프로그래밍에 성공하여 해당 결과를Cell지와 Nature Cell Biology지에 발표한 바 있다.