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Start Up Innovation / Science
저렴한 비용으로 특정 세포를 다른 세포로 전환
iPS세포에 이은 재생의료

특정 세포를 다른 세포로 바꾸거나 원래의 세포로 젊어지게 하는 등의 기술 ‘직접교차분화(Direct Reprograming)’의 연구가 가속화되고 있다. 게이오기주쿠(警応義塾)대학은 박동하는 심근세포를 다른 세포를 사용하여 만드는 쥐를 대상으로 한 실험에 성공. 국립암연구센터는 성숙기에 들어선 간세포를 기원이 되는 세포로 되돌리는 기술을 개발했다. 이 새로운 기술은 암으로 발전할 가능성이 있는 iPS세포를 사용하지 않는 재생의료로서 주목 받고 있다.

-- 게이오대학, 게놈 정보 바뀌지 않아 안전 --
“환자의 체내에 유전자를 투여하는 것만으로 충분. iPS세포처럼 절차가 복잡하지 않다. 비용도 크게 절감될 가능성이 있다”라고 쓰쿠바(筑波)대학의 이에다(家田) 교수는 강조한다. 이에다 교수는 게이오대학 전임강사 시절부터 직접교차분화 연구를 추진해온 일인자이다.

게이오대학에서는 직접교차분화를 통해 실험용 쥐의 심장에 있는 ‘섬유아세포(Fibroblast)’라고 하는 세포의 성질을 바꿔 심근경색 치료를 목표하는 연구를 추진하고 있다. 3종류의 유전자를 운반하는 역할을 하는 특수한 바이러스에 실어 섬유아세포에 주입했다. 약 30일 후, 이 중 약 10%가 심근세포로 바뀌었다.

-- 실험용 쥐로 유효성 확인 --
게이오대학은 이와 같은 실험을 인공적으로 심근경색과 같은 증상을 일으키도록 한 실험용 쥐를 통해서도 시도했다. 심장의 경색된 부분에 3개의 유전자를 실은 바이러스를 주사. 약 한달 후 섬유아세포의 약 5%가 심근세포가 되었다.

실험 결과, 심장의 펌프 기능은 약 10% 향상. 심근경색은 환부가 단단하고 얇아졌지만 그 범위가 절반으로 축소되었다. 이에다 교수는 “앞으로 돼지와 원숭이 등 큰 동물을 대상으로 같은 방식의 실험을 해 안전성과 유효성을 증명. 사람에 대한 임상 응용으로 이어나갈 계획이다” 라고 말한다.

재생의료의 주역으로 기대를 모으고 있는 iPS세포는 피부세포 등에 복수의 유전자를 주입해 만들어진다. 그 방법에 따라서는 게놈 정보가 변해 암이 될 가능성이 있다. 직접교차분화도 유전자를 도입하는 방법으로 시행된다면 암이 될 위험성이 있다. 게이오대학은 이러한 위험성을 없애기 위해 운반 역할의 바이러스 종류를 엄선했다. “세포에 주입되는 유전자가 세포질에 머무르기 때문에 세포의 핵에 있는 게놈에는 변화가 일어나지 않는다.”(이에다 교수).

유전자가 아닌 단백질이나 저분자 화합물을 투여해 세포의 성질을 바꾸는 직접교차분화 연구도 추진되고 있다. 게놈 정보를 바꾸지 않는 특징이 있어 안전성이 높아 임상 응용이 쉽기 때문이다.

-- 세포를 젊게 만드는데 성공 --
국립암연구센터의 오치다니(落谷) 파트장 연구팀은 저분자 화합물을 투여해 간세포를 젊게 하는 것에 성공했다. 중증 간 질환 치료를 상정해 간세포의 기원이 되는 세포를 만들어내는 것을 목표한 것이다.

쥐의 성숙한 간세포에 4종류의 화합물을 주입한 결과, 세포가 간세포 등의 기원이 되는 세포인 ‘전구(前驅)세포’가 되었다. 이것을 만성 간염인 실험용 쥐에 이식. 8주 후, 쥐의 간세포의 75~90%가 전구세포로 바뀌었다. 간 기능뿐만 아니라 크기도 정상. 안전 면에서도 문제가 없었다.

현재 연구팀은 사람의 세포에서도 성공. 간암 등 중증 간질환 치료를 위한 재생의료로 응용될 수 있을 것이라고 기대되고 있다. “최대한 빨리 임상시험으로 이어질 수 있도록 하겠다”(오치다니 파트장).

국립국제의료연구센터연구소의 이시사카(石坂) 부장과 히로시마대학의 야마모토(山本) 교수팀은 원하는 대로 유전자를 바꾸는 기술인 ‘게놈편집’을 응용. 세포의 성질을 바꾸는 역할을 담당하는 4종류의 단백질을 세포의 게놈 가운데 원하는 장소에서 기능하도록 했다.

각각의 단백질을 세포 안으로 운반하는 다른 단백질과 결합시켜 사람의 선유아세포에 도입. 이 세포를 간에 장애가 있는 쥐에 주입한 후 약 10주 뒤 간을 검사한 결과, 간 기능의 지표가 되는 중요한 단백질 ‘알부민’을 만드는 세포가 새롭게 만들어져 있었다.

알부민은 간경변이 진행되면 감소해 복부 등에 물이 차게 된다. 이번 연구 성과는 앞으로 이러한 증상 등의 치료로 이어질 가능성이 있다. 이시사카 부장은 “앞으로 인슐린을 분비하는 췌장세포를 만들고 싶다”라고 말한다.

직접교차분화는 iPS세포 등을 거치지 않는 만큼 빨리 이식용 세포를 만들 수 있다는 강점도 있어 안전성과 신속성에서 유리하다. 하지만 현시점에서는 만들어낼 수 있는 세포의 종류가 한정적이다. 앞으로 다양한 세포를 자유자재로 만들 수 있게 된다면 안전하고 간편한 방법으로 차세대 재생의료를 이끌어나갈 가능성이 있다.

 -- 끝 --