줄기세포 배양 성공

황우석교수, 난치병 환자서 줄기세포 첫 추출

英 기자회견장서 파안대소 황우석 서울대 석좌교수(왼쪽)가 19일 낮 12시 반(현지 시간) 영국 런던의 사이언스미디어센터에서 기자회견을 갖고 난치병 환자로부터 줄기세포를 추출한 성과에 대해 설명하고 있다. 오른쪽은 이번 연구의 자문역을 맡은 미국 피츠버그대 의대 제럴드 섀튼 교수. 런던=이훈구 기자

황우석(黃禹錫·52) 서울대 석좌교수가 지난해에 이어 또 한번 전 세계를 깜짝 놀라게 할 연구 성과를 발표했다.

황 교수 연구팀은 척수 손상, 소아 당뇨, 선천성 면역결핍증 등 난치병을 앓고 있는 남녀노소 11명에게서 인간배아복제 방법을 이용해 인체의 모든 장기 세포로 자랄 수 있는 줄기세포(stem cell) 11종류를 얻는 데 성공했다고 19일 밝혔다.

이 줄기세포를 환자의 질환 부위에 이식하면 건강한 세포가 자라나 난치병을 치료할 수 있을 것으로 기대된다.

특히 이번 연구는 지난해와 달리 환자 자신에게서 직접 줄기세포를 얻었기 때문에 면역 거부 반응이 거의 없을 것으로 전망되는 획기적인 성과다.

이 연구에는 황 교수를 포함해 서울대 수의대 의대 농업생명과학대, 한양대 의대, 미즈메디병원, 하나병원 등에 소속된 24명의 한국인 과학자와 미국 피츠버그대 의대 제럴드 섀튼 교수가 참여했으며 미 과학전문지 ‘사이언스’ 20일자에 소개됐다. 인간배아복제는 사람의 체세포 유전자를 핵이 제거된 난자와 융합(복제)해 배아를 얻는 과정. 이번 연구는 여기서 질병치료용 줄기세포를 추출하는 게 목적이다.

황 교수팀은 지난해 2월 이 방법으로 건강한 여성에게서 줄기세포 1종류를 얻는 데 처음으로 성공해 세상을 놀라게 했다.

황 교수는 19일 낮 12시 반(현지 시간) 영국 런던의 사이언스미디어센터에서 전 세계 언론을 상대로 연구 성과 발표회를 가졌다.

:줄기세포:

210종류의 모든 인체 장기로 자랄 수 있는 근원세포. 무한히 분열하고 증식하며, 어떤 종류의 세포로도 분화할 수 있는 두 가지 능력을 갖췄다. 어디서 얻느냐에 따라 배아 및 성체 줄기세포로 구분한다.

 

김훈기 동아사이언스 기자 wolfkim@donga.com

 

 

국내 배아줄기세포 연구일지

서울대 황우석·문신용 교수팀이 세계 처음으로 사람 배아줄기세포를 확립한데서 보듯 국내 배아줄기세포 기술은 이미 선진국과 어깨를 나란히 할 정도의 수준에 도달한 것으로 평가받고 있다.

그동안 국내 배아줄기세포 연구일지를 살펴본다.

▲2000년 8월 9일 = 배반포단계 체세포 복제성공

황우석 교수는 36살의 한국인 남성에게서 채취한 체세포를 이용한 복제실험을 통해 배반포 단계까지 배양하는 데 성공, 이 기술을 미국 등 세계 15개국에 국제특허를 출원.

▲2000년 8월30일 = 배아줄기세포 국내 첫 배양 성공

마리아생명공학연구소 박세필 박사는 시험관아기 프로그램에서 이식하고 남은 잉여 배반포배아(수정 뒤 5∼6일 된 수정란)를 이용한 배아줄기세포 배양에 성공했다고 발표.

▲2001년11월22일 = 배아줄기세포로 뇌신경세포 분화, 동물실험 성공

포천중문의대 차병원 세포유전자치료연구소 정형민 교수팀은 국내 처음으로 쥐의 배아줄기 세포를 살아 있는 쥐의 뇌에 이식, 손상된 뇌신경의 기능을 회복시킬 수있는 뇌신경세포를 만드는데 성공.

▲2002년 3월 7일 = 소 난자 이용한 사람배아 복제 성공

박세필 박사팀은 사람의 체세포에서 핵을 추출한 뒤 핵이 제거된 소의 난자에이식하는 '이종간 핵치환' 방법을 통해 사람 유전형질을 99% 이상 가진 배반포기배아를 만들어내는데 성공.

▲2002년 7월19일 = 단성생식 줄기세포서 기능성 심근세포 분화 성공

박세필 박사팀은 화학물질을 이용, 생쥐의 난자를 배아로 전환시키는 '단성생식(單性生殖)'을 일으켜 배아줄기세포를 추출한 뒤 이를 기능성 심장근육세포로 만드는데 성공.

▲2002년10월31일 = 인간배아줄기세포로 쥐 파킨슨병 치료

박세필 박사팀은 유전자 조작을 거친 인간배아줄기세포를 파킨슨병에 걸린 쥐에이식, 정상 쥐와 같은 수준의 운동능력을 회복하는데 성공.

▲2003년 1월27일 = 인간세포 주입 쥐 탄생

박세필 박사팀은 인간배아줄기세포를 생쥐의 배반포기배(수정 후 4일째)에 주입한 뒤 대리모 자궁에 착상시키는 방법으로 모두 11마리의 '키메라 쥐'를 탄생시킴.

▲2004년 2월12일 = 사람 난자로 배아줄기세포 배양

서울대 황우석·문신용 교수팀은 미국 피츠버그대 연구진과 공동으로 체세포를 복제한 배아를 이용, 인간배아줄기세포를 세계 최초로 만드는데 성공, 제반기술과 복제된 인간배아줄기세포에 대해 국제특허를 출원.

 

 

줄기세포 왜 연구하나

줄기세포(幹세포.stem cell)란 신체내에 있는 모든 세포나 조직을 만들어 내는 기본적인 세포를 말한다.

이 줄기세포에는 사람의 배아를 이용해 만들 수 있는 '배아줄기세포(복수기능줄기세포)'와 혈구세포를 끊임없이 만드는 골수세포와 같은 '성체줄기세포(다기능줄기세포)'가 있다.

배아줄기세포에서 '배아(embryo)'는 생식세포인 정자와 난자가 만나 결합된 수정란을 의미하며 일반적으로 수정된 후 조직과 기관으로 분화가 마무리되는 8주까지의 단계를 가리킨다.

배아는 보통 5-7일 동안 세포분열을 거쳐 100-200여개의 세포로 구성된 '배반포기배아(blastocyst)'로 발생돼 자궁에 착상하게 되며 계속해서 세포분열과 분화 과정을 통해 인간 개체로 발생하게 된다.

배아줄기세포는 착상 직전 배반포기배아나 임신 8-12주 사이에 유산된 태아에서 추출한 줄기세포를 의미하는 것으로, 인간으로 발생하는 세포이기 때문에 인체를 구성하는 모든 세포로 분화가 가능하다.

이 과정에서 줄기세포의 분화를 억제시켜, 210여개 장기로 발달할 수 있는 능력을 가진 원시세포를 유지시켜 준 상태를 배아줄기세포주(Stem Cell line)라고 한다.

특히 이번에 황우석 교수팀이 개발한 배아줄기세포주는 쥐나 토끼의 난자를 이용하지 않고, 사람의 난자에 본인의 체세포를 넣어 배양했기 때문에 향후 언제든지 특정 세포로 분화시켜 임상치료에 적용될 수 있는 가능성을 제시했다 점에서 큰 평가를 받고 있다.

따라서 과학자들은 뇌질환에서 당뇨병, 심장병에 이르기까지 많은 질병을 치료하는데 이 배아줄기세포를 이용할 수 있을 것으로 기대를 걸고 있다.

예를 들어 당뇨병을 치료하기 위해 인슐린 생산 세포를 만들어 내거나 척추부상으로 마비된 환자의 기능을 회복시킬 수 있는 신경세포를 길러내는 것이 가능하다고 과학자들은 믿고 있다.

이에 비해 성체줄기세포는 혈액을 구성하는 백혈구나 적혈구 세포처럼 정해진 방향으로만 분화하는 특성이 있다는 게 과학자들의 설명이다.

하지만 최근에는 뇌에서 채취한 신경 줄기세포를 근육세포, 간(肝)세포, 심장세포로 전 환시킬 수 있음이 알려지면서 성체줄기세포를 이용해 다양한 질병을 치료할가능성도 밝혀지고 있다.

그러나 성체줄기세포는 줄기세포만큼 오래 살아있지 못하는 데다 채취되는 양이 매우 적어 실험실에서 배양을 통해 증식을 유도해야 하는 단점이 있다.

 

 

[과학]국내 배아 줄기세포 연구 어디까지 왔나

부시 미국 대통령이 10일 인간 배아 줄기(幹) 세포 연구에 대해 연방기금 지원을 제한적으로 허용 함으로써 미국 내 각종 연구기관들이 본격적으로 인간배아 줄기세포 연구에 나설 것으로 보인다.

국내에서도 배아 줄기세포와 관련된 기술은 이미 상당한 수준에 도달한 것으로평가받고 있다.

마리아생명공학연구소의 경우 지난해 8월 미국와 호주에 이어 세계에서 3번째로인간의 배아에서 줄기세포를 배양하는데 성공함으로써 배아 줄기세포에 대한 국내기술수준을 한단계 높이는 계기를 마련했다.

특히 마리아연구소는 시험관아기 프로그램을 진행하면서 여분으로 남아 5년이상보관중이던 냉동배아 6개를 실험에 이용, 세계 처음으로 냉동배아를 이용한 줄기세포 배양이라는 기록을 세웠으며 윤리적 비난에서 벗어날 수 있는 길을 열었다.

이 연구소는 또한 배양한 줄기세포를 통해 지난해 11월에는 심장근육세포를 배양하는 데 성공했으며 현재도 다른 세포 2-3개를 배양하는 연구를 지속적으로 진행하고 있어 조만간 성과를 발표할 수 있을 것으로 보고 있다.

연구진은 줄기세포에서 특정 장기를 만들어내는 세포만 골라내는 기술이 성공한다면 백혈병 환자에게 골수를 이식하듯 배아 은행에서 환자에게 원하는 세포를 대량공급하는 것이 가능해질 것으로 보고 있다.

이에 앞서 서울대 황우석 교수는 정자와 난자 대신 사람의 귀에서 피부세포를떼어내 배반포 단계까지 배양하는 데 성공, 관련 기술을 미국 등 세계 15개국에 국제특허를 출원하기도 했다.

배반포 단계의 배아는 난자와 정자가 수정된 뒤 세포분열을 시작, 4∼5일이 지나 200-300 세포기에 이르는 줄기세포 직전의 상태를 뜻한다.

황우석 교수는 "배아 줄기세포와 관련 국내의 기술수준은 미국 등 선진국에 비해 크게 뒤지지 않는다"며 "미국이 전향적으로 배아 줄기세포 연구에 연구비 지원을결정한 것 처럼 우리도 국가 차원에서 줄기세포 연구에 역량을 집중해야 한다"고 말했다.[연합뉴스]

 

 

 

[연합뉴스]