생명/의료

중국과학자, iPS 세포의 이상적인 소스 발견

발행일 : 2012 / 11 / 13

중국과학원 광저우(廣州)바이오의약/건강연구원의 Miguel A. Esteban 박사 연구팀과 페이돤칭(裵端卿) 연구팀이 인간 요액중의 신장 상피세포가 유도만능줄기세포(iPSCs)의 이상적인 소스임을 발견하였다. 관련된 연구논문은 2012년 11월 8일의 《Nature Protocols》지에 게재되었다.

2007년에 미국과 일본의 과학자들이 KLF4、OCT4、SOX2 및 C-MYC 4종의 유전자를 주입하는 방법으로 인간과 쥐의 정상적인 피부세포를 만능줄기세포로 전환시키는데 성공하였다. 이 기술은 당시 인간의 배아에서만 만능줄기세포 획득이 가능했던 난제를 해결하였다. 최근에는 피부세포 외에도 각질세포, 신경줄기세포, 양수세포, 혈액세포 등 인체 다양한 조직세포로부터 만능줄기세포가 만들어지고 있다.

그러나 서로 다른 조직 소스의 iPS 세포 생성율 간에 큰 차별이 존재하고, 대부분 침습성의 프로세스를 통해 공여세포를 획득하기 때문에 세포의 분리과정이 매우 복잡하다. 게다가 피부병 또는 혈우병, 에이즈 등의 혈액병 환자의 경우에는 피부섬유세포 또는 혈액세포에서 유도줄기세포를 추출할 수 없다. 그것은 이들의 세포마저도 건강하지 않을 수 있기 때문이다.

연구자들은 환자의 고통을 덜어주기 위해 뇨(urine)용액 속의 세포를 분리해서 iPS 세포를 생성하는 방법을 연구하였다. 먼저 57명의 개체를 대상으로 뇨액 샘플을 수집하고, 이 중 42명의 개체에서 초대세포 배양물질을 획득하는데 성공하였다. 그후 연구자들이 2차, 3차, 4차의 시도를 하였는데, 그 총체적 성공률이 82%에 근접하였다. 이어서 10%의 소태아혈청(fetal bovine serum, FBS)을 이용해 원시세포(archaeocyte)를 배양하고, 신장 상피세포 배양액을 이용해 세포를 증식시켰다. 2~3주간의 세포배양 후, 레트로바이러스(retrovirus) 감염법을 이용해 외원성의 인자를 요액 세포 속에 주입하였는데, 리프로그래밍의 과정은 3~4주 소요되었다. 이 시기 줄기세포 모양의 복제가 이루어질 때 복제물질을 별도로 분리해서 지속적으로 배양함으로써 궁극적으로 안정적인 유도만능줄기세포를 획득할 수 있다.

연구진에 의하면, 30ml의 양이면 충분하고 또한 요액 세포 분리법은 조작이 간편하고, 비용이 저렴하며, 각종 연령대와 성별과 종족에 모두 적합하다. 그밖에 전체 프로세스가 상당히 빠르고, iPS 세포의 생산율도 4% 수준으로 아주 높으며, 우수한 분화 잠재력을 보유하고 있다.