교차분화된 유도신경줄기세포 분리기법 개발

건국대 한동욱 교수 연구팀이 독일 막스플랑크연구소 연구팀과 공동으로 진행된 연구를 통해 체세포에 특정 유전자를 도입한 후 유도만능줄기세포 단계를 거치지 않고 신경줄기세포로 직접 전환시키는 교차분화* 방법을 확립하고, 교차분화 과정에서 신경줄기세포와 가장 유사한 양상을 보이는 유도신경줄기세포를 분리하는 기술을 개발하였다.

*교차분화(direct conversion: transdifferentiation)는  체세포에 특정 유전자를 도입한 후 유도만능줄기세포 단계를 거치지 않고 원하는 특정세포로 직접 전환시키는 기술

건국대 의학전문대학원 줄기세포교실 한동욱 교수가 주도하고 김성민 박사과정생이 독일 연구진과 공동으로 수행한 이번 연구는 농촌진흥청의 차세대바이오그린21사업과 한국연구재단의 일반연구자지원사업 (우수신진연구)의 지원으로 수행되었으며, 연구결과는 세계적 권위의 과학 학술지인 ‘네이처 프로토콜(Nature Protocol)’ 주요 논문으로 온라인(3월 20일자)으로 게재되었다. (논문명: Direct conversion of mouse fibroblasts into induced neural stem cells)

기존 일본 교토대학의 야마나카 교수가 개발한 유도만능줄기세포의 치명적인 한계점인 체내 종양형성의 위험성을 해결하기 위하여 2010년부터 체세포를 유도만능줄기세포 상태로 전환시키지 않고 직접 환자에게 필요한 세포를 생산하는 교차분화 연구가 활발히 진행되었다.

현재까지 교차분화를 이용하여 일반 체세포를 신경세포, 심장세포, 혈액세포 및 간세포 등으로 유도 및 생산하는데 성공하였음에도 불구하고, 이러한 세포들은 자기재생능력이 없는 이미 분화가 완료된 체세포로서 체외에서 장기간 배양이 불가능하며 따라서 임상연구에 필요한 충분한 양의 세포를 확보하는데 한계가 있다.

따라서 교차분화의 한계점을 극복하기 위하여 한동욱 교수 연구팀은 지난 2012년 체세포를 자기재생이 가능한 신경줄기세포로 교차분화를 유도할 수 있는 기술을 개발한 바 있으며 (Han et al., Cell Stem Cell 2012), 이번 연구결과는 보다 효율적으로 교차분화된 신경줄기세포만을 분리할 수 있는 기술을 개발하고 교차분화의 기전을 연구한 것에 큰 의미가 있다.

한 교수 연구팀은 신경줄기세포에서 발현하는 표면표지인자 중의 하나인 SSEA1을 이용하여 교차분화된 유도신경줄기세포를 단일세포로 분리하여 복제세포주를 (clonal line) 확립하는 기술을 개발하였으며, 나아가 다양한 유도신경줄기세포 복제세포주의 비교분석을 통해 세포치료제로서 가장 뛰어난 세포주를 선별할 수 있었다.

한 교수는 “이번 연구 결과는 앞으로 다양한 신경질환을 위한 세포치료 때 환자에게 가장 적합한 유도신경줄기세포 복제세포주를 선별하는 기법으로 활용할 수 있을 것으로 예상된다”고 말했다.