국내외 연구진이 줄기세포를 이용한 질병 치료시에 생성되는 미분화 만능줄기세포*를 제거함으로써 치료 부작용을 극복하는 기술을 개발했다. 동 연구성과는 치료에 필요한 분화세포는 살리고, 기형종**을 형성할 수 있는 미분화 만능줄기세포만을 선택적으로 죽이는 화합물을 찾아낸 것으로 향후 줄기세포치료 실용화의 디딤돌이 될 것으로 기대된다.

서강대학교 생명과학과 차혁진 교수, 하버드 대학교 김광수 교수 및 생명공학연구원 이미옥 박사(제1저자) 연구팀이 공동으로 수행한 이번 연구는 미래창조과학부(장관 최문기)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 선도연구센터지원 사업 등의 지원으로 수행되었으며, 연구성과는 미국국립과학학술원회지(PNAS) 8월5일자 온라인판에 게재되었다. (논문명: Inhibition of pluripotent stem cell-derived teratoma formation by small molecules)

현재, 줄기세포치료 분야에서는 모든 세포로 분화가능한 만능줄기세포를 치료에 필요한 세포로 분화시킨 후, 손상된 세포를 분화세포로 대체함으로써 퇴행성 질환을 치료하려는 연구가 활발하다.

하지만 손상된 세포를 대체할 때, 분화를 유도하는 과정에서 미분화된 세포들 중 일부라도 체내로 이식되면 무한히 증식하는 특성을 가진 만능줄기세포가 종양으로 발전할 수 있어 이를 제어하는 것이 최대 관건이었다.

연구팀은 분화 유도시 미분화 만능줄기세포에서만 특이하게 많이 발현되는 세포사멸억제 유전자(BIRC5)를 확인하고, 이를 억제할 수 있는 화합물 쿠어세틴과 YM155을 발굴해 냈다.

또한, 이 두 화합물이 치료에 필요한 분화세포에는 영향을 미치지 않고, 미분화 만능줄기세포만을 선택적으로 죽이는 것을 알아냈다. 즉, 줄기세포치료에 위험할 수 있는 잔류 미분화 줄기세포를 제거할 수 있는 후보물질로서의 가능성을 확인한 것이다.

연구진은 만능줄기세포와 분화세포를 혼합하여 이식한 생쥐를 이용한 실험에서 쿠어세틴과 YM155를 전처리한 경우에는 기형종 발생이 억제되고, 분화된 세포이식에는 영향이 없음을 확인했다.

두 화합물이 세포사멸억제 유전자를 저해해 만능줄기세포가 주입됐음에도 기형종이 발생하지 않았으며, 세포치료에 필요한 분화세포의 생존이나 기능에는 영향을 미치지 않은 것이다.

차 교수는 “기존에는 항체를 이용해 분화세포만을 분리하거나, 세포사멸 항체로 미분화 만능줄기세포만 제거하는 방식 등이 시도됐지만, 효율성 측면에서 완벽하지 않아 기형종이 형성될 우려가 남아 있었다”면서, “동 연구는 유전자 발현억제 화합물을 통해 한 단계 더 발전시킨 것”이라고 연구의의를 밝혔다.

* 미분화 만능줄기세포 : 근육세포, 골격세포, 혈액세포 등 인체의 모든 세포로 분화할 수 있는 전분화성 (pluripotency)을 갖고 있는 세포

** 기형종(테라토마, teratoma) : 미분화 만능줄기세포의 왕성한 증식력과 전분화성에 의해 체내에서 형성되는 양성 종양