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유도 만능 줄기 세포(iPS Cell) 1탄, 또 다른 줄기세포 바람이 분다

몇 년 전까지 과학계에 ‘배아 줄기 세포’ 연구의 바람이 불며 걷지 못하는 사람을 걷게 하는 것이 실제로 이루어 질 것이란 희망이 싹트기 시작했습니다. 하지만 그것도 잠시, ‘배아 줄기 세포’ 연구의 몇 가지 한계로 그 희망은 수그러들었습니다.
하지만 그 한계에도 불구하고, 과학자들은 계속된 연구와 의지로 새로운 줄기 세포를 만들어 냈는데요, 그것이 바로 오늘 소개드릴 ‘유도 만능 줄기 세포(iPS Cell)’입니다. ‘배아 줄기 세포’를 대체할 ‘유도 만능 줄기 세포(iPS cell)’가 등장하면서 다시금 우리의 희망도 고개를 들고 있는 것이죠.

기존의 ‘배아 줄기 세포’ 연구의 한계

@Image Editor / http://www.flickr.com/photos/11304375@N07/6861660272

도대체 이전의 줄기 세포는 어떤 한계에 부딪혔기에 과학자들이 돌아가는 길을 선택할 수밖에 없었을까요?
배아 줄기 세포는 수정 후 4-5일 정도 후에 형성되는 포배로부터 얻어집니다. 여기서 포배는 어떤 세포로도 분화할 수 있는데요, 특수한 장기로만 분화시키기 위해서는 줄기세포의 분화 방향을 조절하기가 어렵다는 문제점이 있습니다.

그리고 가장 논란이 되고있는 이슈가 있죠? 바로 윤리적인 문제가 따른다는 점입니다. 줄기 세포를 통해 원하는 장기를 만들어 이식할 경우, 환자에게 이식 한 후 면역 거부 반응이 일어나지 않도록 환자의 조직과 동일한 장기를 만들어야합니다. 그러기 위해서 어떻게든 난자를 얻어 환자의 체세포를 치환하는 방식을 사용해야 하는데요, 이렇게 만들어진 수정란은 하나의 사람으로도 분화할 수 있는 가능성이 있기 때문에 생명 존중을 외치는 종교계에서는 거세게 반대하고 있습니다.

이렇듯 ‘배아 줄기 세포’를 연구하던 과학자들은 한계에 부딪혔습니다. ‘배아 줄기 세포’의 문이 거의 닫힌 듯 보이자 과학자들은 다른 쪽 문을 찾기 시작했습니다.

그러던 중, 2006년 일본 교토 대학의 야마나카 연구팀유도 만능 줄기 세포(iPS Cell)에 대한 아이디어를 내어놓게 됩니다.

iPS Cell, 이미 분화한 세포에서 줄기 세포로
유도 만능 줄기 세포(iPS Cell)는 이미 분화한 세포에 몇 가지 인자를 처리하면 세포가 분화되기 전의 상태로 돌아간다는 획기적인 아이디어를 바탕으로 만들어졌습니다. 분화된 세포에 인자를 처리하기 때문에 난자를 이용하는 것과 같은 윤리적인 문제나 면역 거부 반응에 대한 걱정을 할 필요가 없어진 것입니다.

야마나카 교수 @Rubenstein / http://www.flickr.com/photos/rubenstein_/3910666834/

야마나카 연구 팀은 배아 줄기 세포 연구를 바탕으로 유도 만능 줄기 세포(iPS Cell) 연구를 시작했습니다. 배아 줄기 세포에서 많이 발현되는 인자들을 조사하여 먼저 24개의 후보를 꼽고, 그것들이 줄기 세포의 특성을 띄도록 할 것이라는 가설을 세웠습니다. 그리고는 24개의 후보에서부터 10개, 4개로 그 폭을 줄여 최종적으로 4개의 인자가 처리되었을 때 배아 줄기 세포와 가장 유사한 성질을 나타낸다는 사실을 밝혀냈습니다.

이렇게 줄기 세포를 만들어내는 궁극적인 목적은 질병을 치료하는 것이기 때문에, 질병 치료에 어떻게 이용할 것인가가 가장 중요한 문제입니다.
유도 만능 줄기 세포(iPS Cell)를 만들어 낸 후, 크게 두 가지 방법으로 치료에 이용할 수 있습니다. 첫 번째로, 환자에게서 얻어낸 유도 만능 줄기 세포(iPS Cell)를 이용하여 환자에게 꼭 맞는 치료약을 찾아내는 것입니다. 먼저 환자에게 맞는 유도 만능 줄기 세포(iPS Cell)를 실험실에서 배양하며 분화시키고 나서 환자에게 나타났던 질병과 관련된 여러 가지 약물을 처리 해 봄으로써 환자에게 꼭 맞는 약을 찾아내는 것입니다.
두 번째 방법은 우리가 잘 알고 있는 치료 방법, 바로 이식입니다. 환자로부터 만들어낸 유도 만능 줄기 세포(iPS Cell)를 정상적인 세포로 키워낸 다음 환자의 몸에 이식하는 것입니다.

위의 두 가지 치료 방법은 이론적으로는 완벽하지만 이와 관련해서도 아직 현실에서는 몇 가지의 해결해야 할 문제점들이 있었습니다. 먼저 줄기 세포는 계속해서 분열할 수 있는 능력을 갖기 때문에 우리 몸에 이식하였을 경우 계속해서 분열하는 암세포를 만들 수 있습니다. 못 걷던 사람을 걷게 만드는데 성공했지만 암이 생겨버린다면, 아무런 소용이 없겠죠? 또, 4가지 인자를 처리하면서 염색체에 돌연변이가 생길 수 있습니다. 염색체에 이상이 생기는 것 또한 예상하지 못한 질병이 뒤따를 수 있으므로 아주 위험한 문제이지요.
(하지만 최근 이러한 기존의 유도 만능 줄기 세포의 문제점을 개선할 수 있는 연구가 나와 눈길을 끌고 있습니다. 이와 관련되서는 2탄에서 자세히 소개해드리도록 하겠습니다.)

이처럼 아직 유도 만능 줄기 세포(iPS Cell)도 완벽하지 않은 모습을 하고 있지만, 질병의 치료에 효과적으로 쓰이기 위해 그 모습을 조금씩 다듬어가고 있습니다. 배아 줄기 세포 연구의 바람이 불던 때 많은 사람들이 희망을 가졌던 것처럼 이번엔 유도 만능 줄기 세포(iPS Cell)에 많은 사람들이 희망을 가지고 있는데요, 이번만큼은 꼭. 유도 만능 줄기 세포(iPS Cell)를 이용한 치료가 실현되길 간절하게 바라며 이번 기사 마무리 하겠습니다.

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