도파민은 뇌에서 신경충격 전달을 억제하는 신경전달물질로 도파민이 부족하면 파킨슨병에 걸리게 된다. 연구팀은 인간 배아줄기세포에서 삼배엽으로 구성된 배아체를 만들고 이 중 신경계로 분화되는 외배엽만을 선별했다. 이로부터 신경세포 이전 단계의 세포인 신경전구세포를 배양해 신경전구체 덩어리를 만들었다.

연구팀은 구형으로 된 순수 신경전구체 덩어리를 연속 배양해 신경전구체를 대량 생산했으며, 대량으로 얻어진 신경전구체를 분화시켜 86% 순도(100개의 신경 세포 중 도파민 신경세포가 86개 꼴)의 도파민 신경세포 생산에 성공했다.

▲인간 배아줄기세포로부터 도파민 신경세포 분화 과정 ⓒ2008 HelloDD.com

김동욱 교수는 "우리가 개발한 기술은 유전자 조작이나 지지세포를 사용하지 않기 때문에 안정성이 높다"며 "지지세포는 이식했을 때 체내에서 일종의 불순물로 간주되기 때문"이라고 설명했다. 김 교수팀이 개발한 기술로 생산된 도파민 신경세포를 파킨슨병에 걸린 쥐 26마리에 이식한 결과 기형종이 생기지 않았으며, 3가지 행동 테스트에서 파킨슨병 증상이 줄어들었다.

이번 김 교수팀의 연구성과는 미국 국립과학원회보(PNAS) 최신호에 주요 논문으로 소개됐으며, 국내는 물론 해외에도 특허 출원됐다. 과기부 관계자는 "김 교수팀은 이미 생쥐 배아줄기세포에서도 90%라는 세계 최고 순도의 도파민 신경세포 생산에 성공하여 '스텀 셀'(Stem Cells)지에 관련 연구성과를 발표한 바 있어 배아줄기세포에서 도파민 신경세포 분화에 관한 한 세계 정상급임을 다시 한 번 확인하였다"고 말했다.