차의과학대학교 줄기세포연구소의 이동율 교수와 정영기 교수 연구팀이 체세포복제줄기세포를 이용한 세포치료제 개발의 성공률을 획기적으로 높였다.
미래창조과학부는 미래부 지원을 받아 진행된 차의과대 연구팀의 줄기세포 연구가 바이오 분야 세계 최고 권위지 '셀(Cell)'의 자매지인 '셀스템셀(Cell Stem Cells, IF=22.268)'에 게재됐다고 30일 밝혔다.
차의과대 줄기세포연구소의 이동율 교수와 정영기 교수팀은 미국 하버드 대학 이장(Yi Zhang) 교수팀과 공동 수행한 이번 연구를 통해, 인간 체세포복제줄기세포의 생성을 저해하는 후성유전학적 요인을 최초로 발굴했다.
또 이를 극복하는 인자의 도입으로 체세포복제배아줄기세포주의 성공률을 획기적으로 높이는 기술을 확립하는데 성공했다.
지금까지 체세포복제줄기세포는 극소수의 우수한 질을 가진 공여난자를 사용했을 때만 성공했다.
성공확률이 극히 낮아 많은 환자를 위한 세포치료제로 개발하는 데에는 제한이 많았다.
연구팀은 체세포복제과정에서 공여 핵의 리프로그래밍(reprogramming)을 방해하는 인자를 발굴하기 위해 일반배아와 체세포복제배아를 이용한 유전자발현 분석(RNAseq)을 시행했다. 후성유전체 조절을 통한 체세포복제배아 발생효율 증진 연구의 모식도
분석 결과, 체세포복제배아에서 상당수의 배아발생 관련 유전자의 발현이 억제되어 있음을 확인했고, 체세포복제배아에서의 많은 유전자의 발현억제가 특정 히스톤메틸효소(H3K9me3)의 활성이 높게 유지되었기 때문인 것을 밝혀냈다.
연구진은 체세포복제배아의 발생률을 올리기 위해 히스톤메틸효소의 기능을 감소시키는 디메틸효소(KDM4A)의 mRNA를 체세포복제배아에 주입했다.
이를 통해 체세포복제배아에서 리프로그래밍을 저해하는 히스톤메틸효소의 활성이 감소하고, 배아발생 관련 유전자의 발현이 재개되어 성공적인 포배기배아로의 발생과 줄기세포주 수립효율이 획기적으로 증진됨을 확인했다.
따라서 과거 체세포복제에 실패한 공여자들의 난자들에서도 성공적인 체세포복제배아발생과 세포주 수립이 가능해졌다.
수립효율이 개선되어 향후 다양한 질환을 가진 환자를 위한 세포치료제로서의 광범위한 적용이 가능할 전망이다.
이동율 교수는 "체세포복제배아줄기세포주의 수립은 오직 우수한 질을 가진 난자에 의해서만 가능하다는 기술적인 제약을 '리프로그래밍 저해인자'의 발굴을 통해 해결점을 찾았고, 체세포복제배아줄기세포를 이용한 세포치료제의 실용성을 획기적으로 높였다"고 자평했다.
교수팀은 연구결과를 토대로 망막상피세포로의 분화연구를 수행할 계획이며, 나아가 망막질환 환자를 대상으로 체세포복제줄기세포주를 이용한 임상연구를 진행할 계획이다.
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