한동욱 건국대학교 교수 연구팀과 독일 막스플랑크연구소는 공동 연구를 통해 기존의 문제점을 개선한 '유도신경줄기세포'를 개발하고, 치매 등 퇴행성 뇌질환 치료에 새로운 가능성을 열었다. 체내 모든 세포로 분화할 수 있는 배아줄기세포는 치매 등 난치성 질환을 치료할 수 있는 무한한 잠재력이 있음에도 면역거부반응의 위험성과 난자를 이용하는데 따른 윤리적인 문제로 그 사용이 제한됐다. 이런 문제를 해결하기 위해 환자로부터 얻은 체세포를 배아줄기세포와 유사한 상태로 유도하는 체세포 역분화 연구도 활발하게 진행돼 왔다.

하지만 유도만능줄기세포는 분화과정에서 소량의 미분화세포가 잔류해 세포를 이식하는 과정에서 종양(암)이 생성될 수 있는 문제점이 있다. 이에 최근에는 유도만능줄기세포로 만들지 않고, 역분화과정을 통해 직접적인 세포치료를 위한 체세포로의 직접전환(리프로그래밍)을 유도하는 기술개발이 활발히 진행돼 왔다. 하지만 이 기술은 세포들이 이미 최종단계까지 분화돼 자기재생능력이 없는 세포들로서, 시험관에서 일정기간 이상 배양이 어려워 세포치료에 필요한 충분한 양의 세포를 확보하는 것이 현재까지는 불가능했다.

▲직접리프로그래밍 기법으로 생산된 유도신경줄기세포 ⓒ2012 HelloDD.com

한 교수팀은 생쥐의 체세포에 신경줄기세포의 특이적인 유전자를 삽입해 뇌 조직으로부터 나온 신경줄기세포와 유사한 세포를 생산해 내고 '유도신경줄기세포'라고 이름 붙였다. 한 교수팀이 개발한 유도신경줄기세포는 시험관에서 1년 이상 장기 배양이 가능해 자기재생능력이 증명됐고, 분자생물학적 측면에서도 뇌 조직으로부터 나온 신경줄기세포와 일치했다. 또한 생쥐의 뇌 조직에 주입하자, 어떠한 종양도 형성되지 않고 다양한 신경세포로 분화돼 정상적인 분화능력도 확인했다. 한동욱 교수는 "이번 연구는 체세포를 성체줄기세포로 직접 역분화를 유도한 첫 번째 사례다.

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. 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 일반연구자지원사업(우수신진연구)과 원천기술개발사업의 지원으로 수행됐다. 연구결과는 세계 최고 권위의 과학전문지 '셀(Cell)'의 자매지인 '세포줄기세포지(Cell Stem Cell)' 주요 논문으로 온라인 판(3월 22일)에 게재됐다. (논문명: Direct reprogramming of fibroblasts into neural stem cells by defined factors)

▲유도신경줄기세포로의 직접 리프로그래밍 기법 모식도. 체세포에 신경줄기세포 특이적인 유전자를 도입, 체외와 체내에서 정상적인 분화능을 가진 유도신경줄기세포의 생산이 이루어진다. ⓒ2012 HelloDD.com

▲연구를 함께 진행한 한동욱 교수 연구팀 ⓒ2012 HelloDD.com