배아줄기세포, 역분화줄기세포 등 인간 전분화능 줄기세포의 신경세포로의 분화와 관련해 국내 연구진이 개발한 방법이 국제적 표준화 프로토콜로 채택됐다.

20일 교육과학기술부에 따르면 연세의대 김동욱 교수팀의 '효율적이고 보편적인 전분화능 줄기세포의 신경세포 분화 유도방법'이 지난달 영국에서 열린 국제 줄기세포 포럼 산하 '국제줄기세포 이니셔티브'에서 신경계통 분야 줄기세포 분화의 대표 공식 프로토콜로 채택되는 성과를 거뒀다.

이에 따라 이 프로토콜은 앞으로 전 세계의 전분화능 줄기세포주들을 대상으로 신경세포로 분화시켜 비교 분석하는 데 사용하게 된다.

특히 이같은 결과는 현재 전세계적으로 많은 연구팀에 의해 수십개 이상의 분화 프로토콜이 개발됐지만 그중 한국에서 만든 신경세포 분화 프로토콜이 제일 우수하다는 것을 국제 공인기구에서 대표적 학자들이 인정했다는 점에서 큰 의미가 있다는 평가다.

전분화능 배아 줄기세포를 난치병 치료에 이용하기 위해서는 성체줄기세포와 달리 신경세포, 간세포 등 원하는 특정 체세포로 분화시키는 기술이 필수적이다.

전분화능 줄기세포(pluripotent stem cell)란 시험관 내에서 미분화 상태로 무한히 증식시킬 수 있고, 어떤 조건하에서 원하는 종류의 모든 체세포로 분화할 수 있는 능력(전분화능ㆍpluripotency)을 갖고 있는 세포를 말한다. 

김 교수팀은 이 분야에서 세계 선두 그룹을 유지해 왔다. 배아줄기세포에서 파킨슨 병에 쓰이는 도파민 신경세포를 세계 최고 수율인 85∼90%로 분화시키는 데 성공했고, 배아줄기세포 및 역분화 줄기세포(iPS cells)에 대한 공통 신경세포 분화법을 개발하기도 했다.

구체적으로 이번 연구의 중요 분화 방법을 보면 연구진은 먼저, 신경세포의 분화에 관련된 세포신호기전을 연구해 저분자 물질을 사용해 모든 전분화능 줄기세포를 효율적으로 신경세포로 유도할 수 있는 분화법을 개발했다.

즉, 배아 발생과정 중 중요한 세포신호에는 비엠피(BMP) 신호와 액티빈/노달(Activin/Nodal) 신호가 있는데, 이 두 신호 모두 외배엽성 신경계로의 분화는 억제하고 대신 내배엽(소화ㆍ호흡기관계 세포)과 중배엽(근골격계 세포)으로의 분화를 촉진시키는 것으로 알려져 있다.

연구진은 저분자 화합물질을 이용해 두 세포의 신호 전달을 동시에 차단함으로써 모든 세포주에서 내배엽과 중배엽으로의 분화를 현저히 억제하고 신경세포(외배엽)로의 분화를 매우 효과적으로 유도할 수 있었다.

이 분화 방법은 그동안 미국 과학원회보(PNAS), 네이처 프로토콜(Nature Protocols), 스템셀 리뷰ㆍ리포트(Stem Cell Reviews and Reports), 스템셀(Stem Cells) 등에 보고됐으며 국내외 특허도 출원됐다.