노벨의학상 배출한 ‘유도만능줄기세포’란?

체세포에 배아줄기세포 유전자 주입해 만들어

만능줄기세포란 뼈, 간, 심장, 피부 등 모든 종류의 신체조직으로 분화하는 능력을 가진 줄기세포를 말한다. 대표적인 것이 배아줄기세포다. 정자와 난자가 결합한 수정란이 일정 단계 분열해서 만들어진다. 배아줄기세포는 호르몬과 화학물질 등의 자극을 받아 모든 조직의 세포로 분화해 개체로 성장한다. 성체에도 줄기세포가 있어서 상처의 회복 등에 관여하지만 이것은 간이면 간, 심장이면 심장 등 한 종류의 조직으로 밖에 분화할 수 없다.

유도만능줄기세포란 성체의 체세포를 배아줄기세포와 동등한 능력을 갖도록 유도(역분화)해서 만든 만능줄기세포를 말한다. 배아줄기세포의 핵심 유전자를 체세포에 직접 주입하는 기법을 쓴다. 배아줄기세포를 이용하지 않고도 인체 손상을 치료할 수 있어 윤리문제에서 자유롭기 때문에 무한한 잠재력을 지닌 것으로 평가된다. 이번에 노벨상을 받은 일본 교토대학의 야마나카 신야(山中伸彌) 교수가 2006년 처음으로 만드는 데 성공했다.

그 방법은 배아줄기세포에서 특히 중요한 역할을 하는 몇 개의 유전자를 레트로바이러스에 실어 쥐의 섬유아세포에 주입하는 것이었다. 이 바이러스는 자신의 RNA로부터 거꾸로 DNA를 만들어낸(역전사) 다음 이를 숙주세포의 염색체에 삽입해 번식한다. 하지만 이렇게 만들어진 유도만능줄기세포는 발생 중인 배아에 주입된 뒤 자기만의 형질을 구현하는데 실패했다.

2007년 신야 교수의 연구팀은 이를 극복했을 뿐 아니라 인간의 성체 세포를 만능줄기세포로 역분화하는 데도 성공했다. 그 이듬해엔 바이러스가 아니라 플라스미드를 이용해 핵심 유전자를 삽입하는 업적을 이뤘다. 플라스미드는 세균 내에서 염색체와 별개로 존재하는 DNA를 말한다. 이로써 레트로바이러스를 운반체로 이용할 때 바이러스 자체의 DNA가 숙주세포에 함께 삽입되는 문제가 해결됐다.

이번에 함께 노벨상을 받은 영국 캠브리지대 동물학과의 존 거든 교수는 세포 핵 이식과 복제 분야의 선구자로 이름 높다. 1962년 개구리 체세포의 세포핵을 개구리 난자에 이식해 복제 올챙이를 탄생시키는 데 처음으로 성공했다. 2004년 캠브리지대는 그가 설립해 2001년 까지 소장을 지낸 ‘세포생물학 및 암 연구소’를 ‘거든 연구소’로 개명했다.

조현욱 기자 poemloveyou@kormedi.com

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