줄기세포를 신경세포로 분화시키는 새로운 길 열어
줄기세포를 신경세포로 분화시키는 새로운 길 열어
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▲ (왼쪽부터) 본 연구에 참여한 연세대 신인재 교수, 성균관대 김경규 교수 (사진제공: 연세대학교)
[천지일보=김민아 기자] 국내 연구진이 줄기세포를 신경세포로 분화시키는 고효율의 기술을 개발해 줄기세포 분화 연구 및 신경세포 재생의학 분야에 새로운 전기를 마련했다.

연세대학교 신인재 교수, 성균관대 의대 김경규 교수 공동 연구팀은 줄기세포 분화를 촉진하는 활성을 지닌 단백질과 신경세포 분화 활성을 갖는 저분자 유기화합물을 줄기세포에 연속적으로 처리하면 신경세포분화 효율 및 선택성이 획기적으로 증가한다는 연구 결과를 19일자 셀(Cell) 자매지인 ‘케미스트리 앤드 바이올로지(Chemistry & Biology)’ 온라인 판에 발표했다. 본 연구결과는 미국고등과학연맹(American Association of Advanced Science, AAAS)의 과학포탈사이트인 EurekAlert(http://www.eurekalert.org/)에 ‘Breaking News’로 보도됐다.

줄기세포는 생체내의 다양한 조직이나 세포로 분화할 수 있는 특징을 갖는 세포다. 줄기세포를 이용하면 손상 부위의 세포재생이 가능하기 때문에 심근경색이나 척추손상과 같이 치료가 어려운 난치병이나 퇴행성 질환 등을 치료하는 ‘재생의학’에 활용할 수 있다.
▲ 본 연구에서 개발한 줄기 세포의 신경세포 분화 방법. 줄기세포에 SKP 단백질을 처리하여 초기 분화를 유도하고, 여기에 신경세포 분화 유도 유기화합물을 처리함으로써 신경세포를 고효율로 만드는 기술을 완성함. (자료제공: 연세대학교)
줄기세포를 이용한 난치병 치료를 위해서는 줄기세포를 신경세포와 같은 특정세포로 분화시키는 기술이 필요한데, 효과적인 치료법 개발을 위해서는 줄기세포의 분화 효율과 분화 선택성을 높이는 것이 매우 중요하다.

연세대, 성균관대 의대 공동 연구팀은 본 연구에서 줄기세포의 분화기전에 근거한 두 가지 기술을 접목하여 신경세포로의 분화효율을 높일 수 있는 새로운 기술을 개발했다.

연세대학교 신인재 교수팀은 신경세포 분화 유도 뉴로다진이나 뉴로다졸이라는 저분자 유기화합물을 줄기세포에 처리하게 되면 줄기세포가 선택적으로 신경세포로 분화시킬 수 있다는 사실을 2014년에 보고한 바 있다.

성균관대 의대 연구팀은 줄기세포 상태를 유지하는 데 핵심적인 역할을 하는 전사인자들의 기능을 SKP라는 이름의 단백질을 이용해 억제하게 되면 줄기세포의 분화를 촉진해 결과적으로 초기 분화 효율이 높아진다는 사실을 발견하여 2014년에 미국 학술원회보에 발표한 바 있다,
▲ 분화된 신경세포의 형광 현미경 사진. SKP 단백질과 뉴로다진이나 뉴로다졸을 연속적으로 처리하였을 때 줄기세포가 신경세포로 분화됨. (사진제공: 연세대학교)
신인재 교수와 김경규 교수는 각 연구팀에서 독자적으로 개발한 기술을 결합하면 ‘줄기세포가 높은 수율로 신경세포로만 분화될 것이다’라는 가설을 세우고 이를 증명하기 위해 ‘SKP 단백질로 줄기세포 분화를 촉진한 후, 신경세포 분화 유도물질을 처리’하는 새로운 신경세포 분화 방법을 개발하고(그림 1), 이를 생쥐의 다능성 줄기세포에 적용함으로써 신경생리학적으로 활성을 갖는 신경세포를 얻을 수 있었다(그림 2).

본 연구에서는 두 가지 분화기술을 접목하게 되면 보다 효율적인 분화기술을 개발할 수 있다는 사실을 증명함으로써 분화 연구에 새로운 패러다임을 제시했다.

이 연구팀은 이와 같이 분화기술을 접목해 분화 효율을 높이는 방법을 심장근육세포와 같이 난치병 치료에 필수적인 다른 세포분화에 응용함으로써 그 응용범위를 넓힐 계획이다.

한편 본 연구에는 신인재, 김경규 교수 외에 연세대학교 정은지 교수, 데바시스 핼더 연구원, 장경은 연구원이, 성균관대학교 데보요티 데 연구원(Debojyoti De)이 공동연구원으로 참여했다.

이번 연구는 미래창조과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 창의적연구사업, 해외우수신진연구자 유치사업, 그리고 시스템합성농생명공학사업단(농업진흥청, 차세대바이오그린)의 연구비 지원을 받아 수행됐다.

◆용어설명

-SKP : 대장균에서 유래한 세포내 단백질 폴딩을 조절하는 단백질로 알려져 있을 뿐 아니라, 줄기세포 조절 전사인자의 하나인 Sox2와 강하게 결합한다는 사실이 알려져 있음.
-전사인자(transcription factor) : DNA에 가지고 있는 유전정보를 mRNA로 옮기는 전사과정을 조절하는 단백질
-줄기세포 : 생체내의 다양한 조직이나 세포로 분화할 수 있는 특징을 갖는 세포
-다능줄기세포(Pluripotent stem cell) : 생체내 모든 세포로 분화가 가능한 줄기세포
-재생의학(regenerative medicine) : 인간의 세포와 조직, 장기를 대체하거나 재생시켜서 원래의 기능을 할 수 있도록 복원시키는 의학 분야


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요지부동 2015-11-20 15:10:38
앞으로 어떤 기술이 어떻게 더 발전이 될지 기대가 됩니다