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히브리대학, 피부 세포에서 배아 줄기세포 생산에 성공
등록일 : 2019-10-02 11:22 | 최종 승인 : 2019-10-02 11:23
김효은
연구진이 난자나 정자를 사용하지 않고도 인공 배아 줄기세포를 만들어냈다(사진=123RF)

[메디컬리포트=김효은 기자] 의학 매체 뉴스메디컬에 보도된 바에 따르면, 2019국제줄기세포학회(ISSCR)에서 줄기세포 과학 분야의 획기적인 발견이 공개됐다.

예루살렘에 위치한 히브리대학 연구진은 난자나 정자를 사용하지 않고 성인의 피부 세포를 토대로 초기 배아 생성에 관여하는 세 가지 유형의 줄기세포를 생산하는 방법을 발견했다. 의학, 생물학, 시험관 아기 분야의 궁극적인 가능성을 여는 혁신적인 발견이다.

피부 세포를 토대로 줄기세포가 만들어짐에 따라 태아의 질환이나 태반 기능 장애 등을 치료할 길이 열린다. 지난 오랜 세월 동안 페트리 접시에서 배아를 만들 수 있게 된 연구 성과가 난자나 정자 없이 배아 줄기세포를 만들어내는 수준으로 진화한 것이다.

iPSCs : 이전의 발견

10여 년 전, 존 거든과 야마나카 신야 연구원이 비슷한 연구를 진행했다. 이들은 쥐의 정상적인 피부 세포를 토대로 실험을 진행해 놀라운 사실을 발견했다. 쥐의 성숙한 피부를 다시 프로그래밍하는 방법을 알아낸 것이다. 이렇게 재 프로그래밍된 줄기세포는 유도만능줄기세포(iPSCs)라고 불렸다. 이후 줄기세포 과학 분야에서 여러 가지 혁신이 이루어졌다.

세포들은 수정이 발생한 후 초기 단계에서 발생하는 세포와 유사하다. 또 자연적인 대응물과 동일한 인공 물질이며 근본적으로 중요한 배아 외 모든 태아 세포 유형을 더 발전시킬 능력을 갖추고 있다. 존 거든과 야마나카는 iPSCs를 발견한 공적을 인정받아 노벨상을 수상했다.

 

연구 가능성과 한계

연구 결과는 손상된 척수 복구부터 인간의 심장 재생성에 이르기까지 광범위한 가능성을 보였지만 한계도 있다. 배아 전체를 만들기 위해서는 다른 줄기세포가 필요하기 때문이다. iPSCs는 성장하는 신체를 구성할 수는 있지만, 또 다른 배아 조직을 다수 생성할 수는 없다.

완전한 배아를 만들기 위해서는 2개의 다른 줄기세포가 추가로 필요했다. 바로 영약막줄기세포(TSC)와 배외줄기세포(XENs)다. 이 세포들은 제대 및 난황낭 등을 포함한 조직 등 태반과 배아의 주변 환경을 생성한다.

 

피부 세포 변형으로 3가지 유형의 줄기세포 생성 

지난해 케임브리지대학 연구진이 수행한 연구 결과에 따르면 난자와 정자 없이 배아를 생성하고 세 가지 유형의 줄기세포를 결합할 수 있다는 가능성이 입증됐다.

이어 진행된 히브리대학 연구에 따르면 피부 세포를 변형해 이 세 가지 유형의 줄기세포를 모두 생성할 수 있다. 세 가지 유형의 줄기세포는 배아, 배아 외 조직, 태반이다. 연구진은 5가지 유전자의 새로운 조합을 발견했다. 이 5가지 유전자가 피부 세포를 배아 세포로 바꾸는 역할을 한다. 연구진은 새로운 기술을 사용해 세포의 운명을 결정하는 분자력을 주의 깊게 관찰했다. 이들은 'Eomes'라는 유전자가 세포를 태반 발달에 관여하도록 만들고, 'Essrb'라는 유전자가 배아 외부 발달을 유도한다는 사실을 알아냈다. 변화에는 약 한 달이 걸렸다.

과거에도 피부 세포에서 난자 세포를 성장시킨 적이 있었지만, 이 세포는 장배 형성 단계에서 어려움을 겪었다. 지난해에는 누락된 세 번째 줄기세포를 추가하면서 실험이 성공했다.

이렇게 만들어진 배아는 정상 배아와 마찬가지로 분열되고 정상적인 유전자 활동을 겪었다. 연구진은 이 세포가 실제 세포에 가깝다고 확신했다.

지난해 케임브리지대학 연구진이 수행한 연구 결과에 따르면 난자와 정자 없이 배아를 생성하고 세 가지 유형의 줄기세포를 결합할 수 있다는 가능성이 입증됐다(사진=123RF)

수많은 연구와 실험 필요

히브리대학 발달 생물학 및 암 연구소의 요제프 부가님 박사는 "생쥐의 피부 세포로 배아 줄기세포를 만드는 것에는 성공했지만, 인간에게 적용되기까지는 수십 년이 더 걸릴 것이다"라고 말했다.

부가님은 아기를 만들기 위해서는 세포를 3차원 구조로 구성해야 한다고 말했다. 그런 다음 세포 유형과 주변 환경 사이의 정확한 비율을 찾아야 한다.

물론 이 연구 결과가 제시하는 응용 방법과 추가 연구 가능성은 끝이 없다. 과학자들은 배아의 결함과 실험실 조건에서의 태반 기능 장애, 모델링 배아 발달 등에 대한 솔루션을 연구할 수 있을 것이다.

요제프 부가님 박사는 "생쥐의 피부 세포로 배아 줄기세포를 만드는 데는 성공했지만, 인간에게 적용되기까지는 수십 년이 더 걸릴 것이다"라고 말했다(사진=위키미디어 커먼즈)
[메디컬리포트=김효은 기자]
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