우리에게는 iPhone 보다 iPS가 대세다

우리에게는 iPhone 보다 iPS가 대세다

배아줄기세포나 성체줄기세포와는 다른, 새로운 다기능줄기세포, iPS cell

 

 

-올해 생리노벨의학상 수상자인 존 고든 박사(위)와 야마나카 신야 교수(아래)

지난 12월 7일 스웨덴 스톡홀름 카롤린스카 연구소에서 노벨상 수상자의 강의가 이루어졌다. 2012년 노벨생리의학상의 수상자로 선정된 존 고든 박사와 야마나카 신야 교수는 각각 ‘난자와 핵 : 우위 대결’과 ‘규정된 인자들에 의한 다능의 유도’라는 주제로 강의를 하였다. 이들은 2009년 노벨 생리의학상의 등용문이라 불리는 미국 의학상인 ‘라스카 상’을 공동 수상한 이후로 3년 만에 다시 영예를 누리게 되었다.
2007년에 마리오 카페키, 올리버 스미시스, 마틴 에번스가 ‘포유동물의 배아줄기세포와 DNA 재조합 연구’로 노벨생리의학상을 공동 수상한 이후로, 줄기세포 관련 연구에 대한 시상은 두 번째이다. 기존의 줄기세포 연구가 배아줄기세포나 성체줄기세포를 기반으로 이루어졌다면, 존 고든과 야마나카 신야 교수의 연구 덕분에 유도만능줄기세포라는 새로운 줄기세포 영역이 탄생하게 되었다.
iPS cell(induced pluripotent stem cell)이라고 불리는 유도만능줄기세포의 역사는 1962년에 시작된다. 정확히 반세기 전, 존 고든 박사는 대학원생으로서 성숙세포를 만능세포가 되도록 재프로그램화 할 수 있다는 사실을 발견하였다. 박사는 성숙한 세포의 유전물질은 난세포의 그것과 같은 잠재력을 가지고 있을 것이라는 가정 하에 실험을 하였다. 개구리 난세포의 핵을 제거한 후, 올챙이로부터 얻은 세분화된 장 세포의 핵으로 치환하였다. 변형된 난세포는 정상적인 올챙이로 발달하였고, 클로닝(cloning)이라 불리는 이 새로운 기술은 돌리(Dolly)와 같은 복제된 포유동물을 탄생시키는데 기여하게 되었다.
존 고든 박사가 클로닝에 대한 논문을 출간한 해인 1962년에는 iPS cell을 창조한 야마나카 신야 교수가 태어났다. 정형외과 의사 자격을 취득하고 임상에서 일하던 야마나카 교수는 분자생물학에 관심을 가지게 되면서 기초연구자로 전환하였다. 그는 배아줄기세포에 대한 연구를 시작하였고 어떻게 이 세포들이 만능을 유지할 수 있는가에 대한 해답을 찾고 싶어했다. 그러던 중, 야마나카 교수는 존 고든 박사의 연구와 현대 줄기세포 연구에 영감을 받아 세포를 재프로그램화하는 새로운 방법을 고안해냈다. 그의 아이디어는 성숙한 세포의 발달에 역행을 유도하여 줄기세포로 되돌아 가도록 하는 것이었다.
만능세포의 특징을 결정하는데 전사인자들이 관여한다는 사실을 바탕으로, 야마나카 교수는 만능에 관여하는 24개 유전자를 쥐의 섬유모세포에 삽입하였고 그 결과 섬유모세포가 배아줄기세포와 유사한 형태로 전환되는 결과를 얻게 되었다. 그는 더 나아가 거듭된 실험를 통해 성숙한 세포를 만능줄기세포로 재프로그램화 시키는 특정 4개의 유전자를 추려내었으며 이러한 새로운 제조법으로 생성된 줄기세포를 유도만능줄기세포(induced pluripotent stem (iPS) cells)라 명명하였다.
2006년, 야마나카 교수는 논문을 발표하였고 세간의 이목을 끌었다. 이로부터 1년 후, iPS세포를 쥐가 아닌 사람의 피부세포로부터 생산하는데 성공하였고 이는 의학적 이용가능성을 한 층 높여 주었다.
성숙한 세포를 만능세포가 되도록 재프로그램화 할 수 있다는 발견의 공로를 인정받아 노벨 위원회에 낙점된 두 박사의 연구가 세포와 유기체들의 발달이 어떻게 이루어지는가에 대한 새로운 관점을 제시했다. 존 고든 박사와 야마나카 신야 교수 공로 덕분에 최근에는 iPS세포가 루게릭병 환자의 신경세포와 알츠하이머병 환자의 뇌세포에서 병의 경과에 따른 세포의 기능에 대한 연구와 병든 세포에서의 다양한 약리학적 효과에 대한 연구에 이용되고 있다.
노벨생리의학상 편집위원회는 “아직은 iPS를 만드는데 암을 유발하는 전사인자가 관여하고 있고 의학적으로 응용되기 위해서는 가야 할 길이 멀지만 인체의 모든 세포가 줄기세포로 전환될 수 있는 잠재력을 가지고 있다는 사실은 과학계에 매우 고무적으로 작용할 것이다”라고 전했다.

 

강수진 기자/전남
<pi1125@e-mednews.com>