올 최고 과학성과는 '유도만능줄기세포'<사이언스>-iPS

 

올 최고 과학성과는 '유도만능줄기세포'<사이언스>

[연합뉴스] 2008년 12월 19일(금) 오전 09:33

사이언스'誌 2008년 10대 과학 성과 선정

올해 세계 과학계가 거둔 최고의 연구성과로 환자의 세포를 유전적으로 재프로그래밍해 맞춤형 질병치료 세포를 만드는 유도만능줄기세포(iPS) 연구가 선정됐다.

미국 과학학술지 '사이언스'는 19일 "유전자를 세포에 주입해 배아줄기세포와 같은 상태로 만드는 세포 재프로그래밍 기술과 이를 통해 만든 유도 만능줄기세포주는 파킨슨씨병과 제1형 당뇨병 등 난치병을 이해하고 치료하는 데 필요한 도구를 제공한다"며 "이 기술은 생물학의 새로운 장을 열었고 생명을 구할 의학발전의 희망을 심어줬다"고 밝혔다.

또 세포 재프로그램밍 연구 성과는 3년 전 한국 과학자들이 체세포 핵 이식 방식으로 환자 맞춤형 배아줄기세포를 만들었다고 거짓으로 주장해 줄기세포 연구계에 큰 좌절을 안겼던 부정 사건의 기억들을 상당 부분 씻어줬다고 덧붙였다.

사이언스 편집진은 이어 세포 재프로그래밍 연구와 최고를 다툰 연구로 미국 연구진이 사상 처음으로 태양계 밖 외계행성을 직접 관측한 성과를 꼽았다.

미국 캘리포니아주 로런스 리버모어 국립연구소(LLNL)와 버클리 캘리포니아대(UC 버클리) 연구진은 중심별의 밝은 빛과 주변 행성의 희미한 빛을 구분해내는 가시광선 및 적외선 특수 카메라 기술로 각각 외계행성을 직접 촬영하는 데 성공했다.

사이언스는 이밖에 초전도현상 온도를 획기적으로 높인 고온초전도체와 새로운 암 유전자 대량 발굴, 더 빠르고 값싼 유전체 해독기술 등 8가기 연구를 순위 없이 10대 과학성과로 선정했다.

올해 과학자들은 가장 사망률이 높은 암에 속하는 췌장암과 신경교아세포종 등 다양한 암세포의 염기서열을 해독해 세포 분열이 계속 일어나 암이 되게 하는 수십가지 유전자변이를 찾아냈다. 올해에는 더 높은 온도에서 초전도체가 되는 물질을 찾는 연구가 경쟁적으로 진행돼 많은 발전을 이뤘으며 생화학자들은 단백질이 표적물질과 결합해 세포 대사상태를 변화시키는 모습을 직접 관찰했다.

미국 매사추세츠공대(MIT) 연구진은 햇빛을 이용해 물에서 수소를 발생시키고 이를 저장했다가 필요할 때 연료전지에 넣어 전기를 생산하는 효율적인 촉매를 개발, 신재생에너지에 대한 기대를 부풀렸다.

이밖에 열대관성어인 제브라피시의 수정란이 빠르게 분열하며 배아를 형성하는 과정을 촬영한 연구와 몸에 해로운 백색지방을 연소시키는 '좋은' 갈색지방의 기능 규명, 우주에 존재하는 양성자와 중성자의 총질량 계산, 털매머드와 암환자 게놈지도 완성에 토대가 된 빠르고 값싼 유전체 해독기술 등이 10대 과학성과로 꼽혔다.

사이언스는 또 올해 가장 눈길을 끈 장면으로 우주 탄생의 비밀과 '힉스입자' 탐색에 나설 유럽인자물리연구소(CERN) 거대강입자가속기(LHC)의 첫 빔 발사를 꼽았고 전 세계를 휩쓴 금융붕괴를 '올해의 몰락'으로 선정했다.

사이언스는 이어 내년에 공개될 옥수수 게놈 분석과 교토의정서 후속 조치를 논의할 내년 11월 코펜하겐 국제 기후 정상회의, 암흑물질 연구, 다윈 탄생 200주년을 맞아 활기를 띨 종 분화 관련 유전자 연구, 미국 페르미연구소의 테바트론 실험 등을 2009년에 주목할 분야로 꼽았다.

(서울=연합뉴스) 이주영 기자

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유전학적으로 동일한 줄기 세포 생산

 

 

유도만능줄기세포(Induced Pluriotent Stem cells, IPS cell)라는 유전학적으로 프로그램된 세포 형성이 2006 년에 개발된 바 있다. 즉, 체세포에 유전자를 주입하여 배아 줄기세포와 같은 상태로 바꿀 수 있다. 유도만능줄기세포는 생식 세포의 파괴에 따른 윤리적인 문제를 피할 수 있으므로 줄기세포 연구에 있어 매우 유망한 방법이다. 그렇지만, 이때 개발된 방법은 유전자가 세포 유전자에 삽입되는 위치에 따라서 다른 IPS 세포를 형성하고, 유전자를 세포에 주입하기 때문에 안전성이 우려된다.

올해 7월에 Nature Biotechnology(첨부 파일)에 게재된 연구 결과에 의하면 약물을 통하여

추가의 유전자 작업 없이 유도만능줄기세포를 형성할 수 있다. 이러한 기술 발전으로 수 천 개의 동일하게 프로그램된 세포를 실험실에서 사용할 수 있게 되었다. 연구진은 쥐의 피부 세포의 DNA에 Oct4, Sox2, c-Myc, 그리고 Klf4의 네 가지 유전자를 사용하여 IPS 세포를 만들었다. 그리고 이 세포로부터 한 마리의 쥐를 성장시킬 수 있었다. 또한, 이 IPS 세포는 독시사이클린(doxycycline)이라는 약물에 의해 네 가지 유전자를 생산하도록 조절되었다. 그 후 IPS 쥐로부터 세포를 채취하여 독시사이클린을 주입하여 성장한 쥐의 세포에서 IPS 세포를 만들 수 있었다.

이와 같이 개발된 기술은 IPS 세포를 만들기 위해 삽입한 유전자의 위치가 쥐의 모든 세포에서 동일하므로, 유전학적으로 동일한 IPS 세포를 다량으로 만들 수 있다. 이전에는 유전자 프로그램 시 사용하는 유전자가 세포 DNA에 위치하는 부분이 다르기 때문에 동일한 세포를 얻기가 어려웠다. 그리고 기존의 방법에서 사용하는 c-Myc유전자의 생산물은 암발생과 관련되어 있는데, 새로 개발된 방법은 이런 위험성을 배제할 수 있다. 또한, 기존의 방법은 1000 개의 세포 중에 1 개 정도만이 프로그램에 성공하였는데, 이번에 개발된 방법은 20 개 중에 1 개 정도가 성공할 정도로 효율이 좋다.

새로 개발된 방법으로 생산된 다수의 IPS 세포는 수백만 개의 동일한 세포가 필요한 실험에 매우 요긴하게 사용될 수 있다. 세포 프로그램 실험 시 많은 변수들이 있는데, 동일한 IPS 세포를 사용하면 이런 변수 중 유전자가 달라서 생기는 변수를 없앨 수 있다.

그림 설명 : 유전학적으로 프로그램되어 생성된 쥐에서 독시사이클린이라는 약물을 사용하여 배아 줄기세포와 같은 유도만능줄기세포를 형성할 수 있다. 이 방법은 추가의 유전자 조작이 필요하지 않다

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박세필 박사, 유도 다기능 줄기세포(iPS) 만들어..

국내 줄기세포 연구의 새로운 이정표를 세우다.

2008년 09월 24일 (수) 18:52:26 편집부

[국민의소리] 제주대 줄기세포연구센터 박세필 교수와 미래생명공학연구소는 “난자를 사용하지 않고 사람의 체세포만으로 배아줄기세포를 만들었다."고 발표하였다. 미국 위스콘신대 톰슨 박사와 일본 야마나카 박사의 공동 연구팀에 이어 3번째로 만들어낸 것으로 알려지고 있다.

 

박세필 박사가 만들어낸 “유도 다기능 줄기세포(iPS)” 

박세필 연구팀은 “유전자 삽입과 배양 조건을 달리함으로써 미•일 연구진보다 만능줄기세포가 만들어지는 효율이 5.1배 이상 높아졌다”고 주장했다. 그러나 이달 20~21일 건국대에서 열린 '한국동물번식학회 2008' 학술대회 및 제4차 한•일 공동심포지엄에 발표됐으나 국제학술지에 정식 게재되지는 않고 국내특허 (번호; 제10-2008-0038602) 및 PCT 국제 특허 (PCT/KR2008/002361)에 출원한 상태이다.

박세필 연구팀은 사람의 피부세포에 4개의 유전자(Oct4, Nanog, Sox2, Lin28)를 주입했고, 이들 유전자는 체세포를 발생 초기 단계인 배아줄기세포와 유사한 상태로 되돌리는 역할을 한다고 설명하였다. 또한 만들어진 iPS를 신경세포와 근육세포, 간세포 등으로 분화시켰으며, 유전자 발현과 현미경 검사를 통해 배아줄기세포 여부를 확인했다고 설명했다. 결국 4개의 유전자는 배아가 배아줄기세포로 분화할 때 없어지는데 연구팀은 이 시간을 거꾸로 되돌린 것이라고 할 수 있다

일명 “유도 다기능 줄기세포(iPS)”라고 불리는 배아줄기세포는 면역거부반응이 없고 인체의 모든 세포로 분화할 수 있는 환자 맞춤형 배아줄기세포의 대안으로 주목받고 있으며, 난자를 사용하지 않기 때문에 생명윤리 논란도 일으키지 않는다는 평가를 받고 있다. 한편 박세필 연구팀의 기술은 미국과 일본의 기술을 업그레이드함으로써 앞으로의 상업화 연구에서 앞서 나갈 수 있는 발판 마련했다는 평가와 국내 배아줄기세포 연구의 활성화에 촉매 역할을 할 것이라는 기대를 받고 있다.

박세필 박사는 지난 2005년 세계 최초로 미국특허를 획득한 `냉동 배반포기배 이용 인간배아줄기세포' 확립기술이 토대가 되었으며, 올해 초 생쥐실험에서 난자가 필요없는 다기능줄기세포 확립 가능성을 본 뒤 2개월여 만에 사람에서도 이 기술을 확립하는데 성공함으로써 배아줄기세포를 이용한 맞춤형 환자치료에 진전을 가져온 것이고 평가하였다.

박세필 박사가 “유도 다기능 줄기세포(iPS)”를 만들어 내면서, 다시한번 대한민국의 줄기세포산업에 대한 잠재적 가능성을 확인하는 계기를 마련하였다. 결국 줄기세포 산업이 바이오의 핵심기술이며 세계적인 대세라는 점에서 주목받고 있다. 한편 황우석 박사는 동물복제에 주력하고 있으며, 인간 줄기세포 연구를 하기 위해 보건복지부에 연구신청을 하고 있지만, 재판을 받고 있다는 핑계를 대고 승인보류 판정을 내린 상황이다. 국내 줄기세포 연구를 방해하고 있다는 비판을 받고 있는 상황에서 어떤 결정을 내릴지 주목되고 있다.

[국민의 소리=뉴스데스크]