소변유래세포 활용, 환자 맞춤형 '유도 자가 신경줄기세포' 역분화 성공

국내 연구진이 환자 맞춤형 '유도 자가 신경줄기세포'를 역분화하는 데 성공했다. 소변 유래 세포를 활용했다.

소변 유래 세포를, 임상적으로 안전한 자가 역분화 신경줄기세포로 전환하는 프로토콜을 제시한 것이다.


이번 연구는 고려대 생명공학부 유승권 교수 연구진이 줄기세포 분야 벤처기업 스템랩의 지원을 받아 이뤄졌다. 연구 결과는 세계적인 학술논문 발행 기관 MDPI그룹의 온라인 저널 Cells 최신호에 게재됐다.

신경줄기세포(Human neural stem cells, NSCs)는 자가 복제능과 분화능을 갖추고 있다. 자기재생능력이 있는 데다 여러 가지 종류의 세포로 분화할 수 있는 게 특징이다. 이 때문에 척수손상, 치매, 파킨슨병, 루게릭병 등 다양한 신경 질환의 치료에 폭넓게 적용할 수 있다.

이 같은 장점을 가지고 있지만 자가 줄기세포치료제로 개발할 수 없었다. 신경줄기세포는 뇌나 척수 등의 중추신경계에 미량으로만 존재하기 때문이다. 다수의 낙태아로부터 신경줄기세포를 채취한 다음 활용할 수도 있다. 하지만 면역거부·윤리 문제가 뒤따른다.


또 다른 방법으로는 역분화 유도만능 줄기세포 기술을 활용, 자가 역분화 신경줄기세포를 얻을 수 있다. 이 또한 예기치 못한 유전 독성 및 종양(기형종) 형성 등의 위험성으로 인해 임상 진행이 불투명했다.

고려대·스템랩 연구진은 이번 연구에서 종양 형성의 위험성을 원천적으로 배제했다. 이를 위해 직접 교차 분화라는 유도만능 줄기세포 기술보다 발전된 형태의 역분화 기술을 적용했다. 아울러 도입 유전자가 유전체에 삽입돼 부작용이 발생하는 것도 배제했다. 자가 복제가 가능한 mRNA(self-replicable mRNA)로 유전자를 도입한 것이다.

또 연구진은 저분자성 물질들과의 조합으로 역분화 효율을 최적화했다. 이를 통해 효능이 나타날 수 있는 충분한 투여 용량의 세포를 확보할 수 있었다. 연구진 관계자는 "비침습적으로 확보할 수 있는 인간 소변유래세포(HUCs)를 원료 세포로 사용했다"면서 "필요에 따라 원료 세포의 추가적 확보도 용이해졌다"고 말했다.

이번 기술에 따른 유도 신경줄기세포는 특성 분석 결과 세포 모양, 생물학적 특성, 전체 유전자 발현 패턴이 신경줄기세포와 유사한 것으로 나타났다. 신경세포와 성상세포, 희소돌기아교세포로 분화되는 것도 확인됐다. 특히 유도 신경줄기세포로부터 분화된 신경세포는 신호 전달에 필수적인 활동전위(action potential)를 정상적으로 나타냈다. 아울러 만능성 줄기세포에 의한 종양(기형종)이 형성되지 않음도 증명됐다.

스템랩 재생의학연구소 연구소장 윤병선 박사는 "결과적으로 이번 연구는 환자 맞춤형 방식의 임상 적용이 가능한 역분화 신경줄기세포의 생산 프로토콜을 제시한 것"이라며 "다양한 신경 질환 환자들이 안전하게 치료받을 수 있을 것"이라고 말했다.