[건강컬럼] 줄기 세포의 첨단 : 오거노이드와 직접교차분화
수많은 잠재력을 가지고 있는 줄기세포는 기술적 한계, 그리고 연구 윤리의 문제 등 앞으로 남은 과제들을 효율적으로 해결해 나간다는 전제하에 의학 및 과학 분야에서 아직까지 해결해낼 수 없는 문제들의 해결책을 제시하는 ‘첨단 기술’로써 평가받고 있다.

한국의 재단법인 미래의학연구재단이 발표한 ‘최신동향 보고서 Vol.05’에 따르면 줄기세포가 오가노이드(organoid) 개발에 활용될 수 있는 가능성이 열려있음이 밝혀졌다. 오가노이드는 줄기세포나 장기세포로부터 분리한 세포를 3D 배양법으로 다시 응집해 만든 장기 특이적 세포 집합체로 ‘유사장기’라고도 불린다.

오가노이드는 해당 분야 연구의 선구자로 알려진 한스 클리버(Hans Clever) 교수에 의해 오래전부터 연구되어 왔다. 그는 계통 추적 방법을 이용해 마우스의 내장상피세포 안에 존재하는 줄기세포의 발견을 보고했으며, 2009년에는 쥐 동물모델의 직장에서 얻은 줄기세포를 배양해 내장을 만드는 데 성공해 최초의 오가노이드를 선보이기도 했다.

2013년에는 영국의 마델라인 랜캐스터(Madeline Lancaster) 박사가 사람의 신경줄기세포로 오가노이드를 제작했다. 이는 현재까지도 자폐증, 조현병, 파킨슨병 등 다양한 뇌 질환 관련 연구에 적극 적용 가능한 지표로 평가받고 있다.

이러한 성과들은 환자의 줄기세포를 배양해 유사 기관 제작이 가능하다는 장점으로 인해 개인 맞춤형 임상시험 재료 및 방법론으로 각광받고 있다.

줄기세포를 이용한 치료는 심장질환에서도 주목받고 있다. 심장 조직은 다른 장기와 달리 한번 손상이 발생하면 자연적으로는 재생되지 않기 때문에 기존에 행해지던 약물 또는 중재 시술만으로는 그 생존율을 높이는 데 한계가 있다.

이를 해결할 기술로는 비교적 최근까지는 역분화를 이용한 유도만능줄기세포가 그 대안으로 제시되며 한 차례 연구계에 큰 반향을 일으킨 바가 있다. 그러나 최근에는 ‘직접교차분화(direct conversion) 기술’이 개발돼 세포 치료제 개발의 새 패러다임을 예고하고 있다. 직접교차분화 기술은 체세포에 특정 유전자를 주입한 후 유도만능줄기세포 단계를 거치지 않고 원하는 특정 세포로 전환 시키는 방법이다.

유도만능줄기세포의 한계는 역분화를 유도하는 과정에서 종양의 발생 등 유전자가 변형하는 바이러스 벡터의 존재였으나, 직접교차분화로 전환된 줄기세포에서는 이러한 변화가 발생하지 않는다는 사실이 여러 팀의 연구 및 보고에서 검증되고 있어 이 또한 현재로서 현실 가능한 줄기세포 시장의 미래로 평가받으며 활발한 연구가 진행되고 있다.

최근에는 줄기세포 치료 기술을 이용하여 건강한 사람과 알츠하이머 환자로부터 유도만능줄기세포를 만든 후 발견된 알츠하이머 유발 돌연변이에 대해 유전자 교정을 거쳐 세포 치료제로 적용하는 등 아직까지는 직접적인 비책이 없는 뇌 질환들의 숙제를 푸는 방안으로 제시되고 있다.

줄기세포 연구 및 활용은 의학계뿐만 아니라 과학, 제약업계에서도 ‘미래를 대표하는’ 신기술이자 첨단 기술로써 기대를 한 몸에 받으며 자리매김하고 있다.


 


기고 : 김동연 정형외과 원장 

         現 대한정형외과 정회원 

         現 대한스포츠의학 정회원 

         現 대한 척추외과 정회원 

         現 한국줄기세포학회 정회원 

         생화학박사 

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