지금까지 모든 줄기세포가 모든 종류의 혈액세포를 골고루 만든다고 여겼다. 그러나 사람 골수 속 혈액줄기세포(HSC)가 생각했던 것보다 훨씬 더 다양하고 전문화돼 있다는 새로운 연구 결과가 나왔다.
스웨덴 카롤린스카연구소는 어떤 줄기세포는 모든 혈액 세포를 만들고 어떤 줄기세포는 적혈구·면역세포 등 특정 계통만 집중적으로 만드는 경향이 있는 것으로 생쥐실험과 인간 대상 연구 결과 확인됐다고 밝혔다. 스웨덴 카롤린스카연구소는 노벨 생리의학상 수상자를 선정하는 기관이자 유명한 의과대학이다. 스톡홀름 외곽의 솔라와 후딩에(플레밍스베리) 등 두 곳에 캠퍼스가 있다.
사람 몸속에서는 매초 수백만 개의 혈액세포가 만들어진다. 매일 교체되는 세포의 약 90%는 혈액세포다. 여기에는 산소 운반을 맡는 적혈구, 혈액 응고를 맡는 혈소판, 감염으로부터 보호해주는 면역세포 등이 포함된다.
이들 세포는 수명이 짧아 지속적으로 보충돼야 한다. 골수에서 혈액을 생성하는 줄기세포가 이 중요한 임무를 맡는다. 혈액줄기세포는 평생에 걸쳐 혈액세포를 생성하고, 골수이식이나 항암화학요법 후 회복 등에서 중요한 역할을 한다.
그러나 이 세포에는 어두운 면도 있다. 각 혈액줄기세포는 일생 동안 매년 약 20개의 DNA 돌연변이를 축적한다. 대부분의 돌연변이는 무해하지만, 드물게 특정 줄기세포가 흔한 혈액암의 원인이 될 수 있다. 따라서 이들 세포의 기능과 암성 세포를 표적화하는 방법을 이해하는 것은 임상적으로 매우 중요하다.
이 연구 결과(Stable clonal contribution of lineage-restricted stem cells to human hematopoiesis)는 국제학술지 《네이처 제네틱스(Nature Genetics)》에 실렸다.
이번 연구에서는 사람의 혈액줄기세포가 단순히 모든 혈액세포를 균등하게 공급하는 ‘만능형’이 아니며, 각기 다른 성격을 지닌 ‘전문’ 줄기세포가 존재한다는 사실이 처음으로 밝혀졌다. 어떤 전문 줄기세포는 적혈구와 혈소판을 주로 담당하고, 다른 전문 줄기세포는 면역세포의 생산에 집중하는 식으로 움직인다는 것이다.
이런 차이는 특정 유전자의 돌연변이에 의해 생기는 게 아니다. 줄기세포 자체의 본질적인 특성에서 비롯된다. 연구팀은 줄기세포가 평생 동안 축적하는 자연발생적인 DNA 돌연변이를 ‘바코드’처럼 활용해, 사람의 개별 줄기세포가 어떤 혈액세포 계통에 기여하는지 추적하는 데 성공했다.
이번 연구 성과는 혈액학과 재생의학 분야에 매우 중요한 의미를 지닌다. 혈액암 환자의 치료를 개인맞춤형으로 최적화할 수 있고 혈액암에 대한 이해도를 높이는 데 큰 도움이 될 것으로 전망된다.
골수이식이나 항암화학요법을 받은 혈액암 환자의 회복 과정에서 어떤 혈액줄기세포가 어떤 혈액세포를 잘 만드는지 파악하면, 맞춤형 치료 전략을 세울 수 있다. 또한 특정 줄기세포의 전문화 성격을 알면, 어떤 혈액암 환자에게 왜 특정 혈액세포 부족이나 이상이 나타나는지 더 정밀하게 설명할 수 있다.
더 나아가 암 연구에도 도움이 될 것 같다. 정상 줄기세포 가운데 어떤 것이 암 줄기세포로 변할 가능성이 높은지 확인할 수 있다면, 혈액암을 겨냥한 정밀 표적치료법 개발에도 한 걸음 성큼 다가설 수 있게 된다.
이 연구 결과는 앞으로 맞춤형 골수이식, 빈혈·면역결핍·혈액암 등을 치료할 수 있는 신약의 개발, 노화 과정과 면역력 저하의 원인 규명 등에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
[자주 묻는 질문]
Q1. 혈액줄기세포가 뭔가요?
A1. 혈액줄기세포는 우리 몸 골수에 있는 특별한 세포로, 평생 동안 적혈구·혈소판·면역세포 같은 혈액세포를 계속 만들어내는 ‘생산 공장’ 같은 역할을 합니다.
Q2. 최근 밝혀진 놀라운 연구 결과가 있나요?
A2. 네. 스웨덴 카롤린스카연구소 연구진은 사람의 혈액줄기세포가 생각보다 훨씬 더 다양하고 전문화돼 있다는 사실을 확인했습니다. 일부 줄기세포는 모든 혈액세포를 만들지만, 다른 줄기세포는 특정 혈액세포(예: 적혈구나 면역세포)에 집중하는 등 줄기세포마다 고유한 성격을 지니고 있다는 점이 밝혀진 것입니다.
Q3. 혈액줄기세포가 지금까지의 생각보다 훨씬 더 다양하고 전문화돼 있음을 밝혀낸 연구 결과에서 무엇을 기대할 수 있나요?
A3. 이 발견은 앞으로 골수이식이나 항암치료 후 회복 과정을 맞춤형으로 설계하는 데 도움이 되고, 혈액암 같은 질환을 더 정밀하게 치료할 수 있는 길을 열어줍니다. 또한 줄기세포의 성격을 이해하면 빈혈·면역결핍·노화와 관련된 면역력 저하 연구에도 활용될 수 있어 의학 발전에 큰 발판이 될 것으로 기대됩니다.
