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줄기세포 대량 생산, 우주에서 답을 찾다

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2017년 03월 24일 07:00 프린트하기

미국항공우주국(NASA)의 우주비행사 페기 윗슨이 이달 초 국제우주정거장(ISS)에서 ‘마이크로중력 성체줄기세포 실험(MESC)’을 위한 글로브 박스를 작동하고 있는 모습. 미국 연구진이 최근 한 달간 중력이 지구의 지표면에 비해 수천 배 작은 우주 공간에서 인체의 줄기세포를 배양한 결과, 줄기세포가 지구에서보다 더 빠르게 증식한 것으로 나타났다. - NASA 제공
미국항공우주국(NASA)의 우주비행사 페기 윗슨이 이달 초 국제우주정거장(ISS)에서 ‘마이크로중력 성체줄기세포 실험(MESC)’을 위한 글로브 박스를 작동하고 있는 모습. 미국 연구진이 최근 한 달간 중력이 지구의 지표면에 비해 수천 배 작은 우주 공간에서 인체의 줄기세포를 배양한 결과, 줄기세포가 지구에서보다 더 빠르게 증식한 것으로 나타났다. - NASA 제공

중력이 작은 우주 공간에선 줄기세포가 지구에서보다 더 잘 자랄까. 우주에서 배양한 줄기세포를 인체에 써도 안전할까. 이런 물음에 답하기 위해 과학자들은 최근 상공 400㎞의 지구 저궤도에 있는 국제우주정거장(ISS)에서 인간 줄기세포 배양 실험을 했다.
 

줄기세포는 특정 체세포로 분화되기 전 단계의 세포다. 손상된 조직의 재생을 도와 뇌중풍(뇌졸중), 알츠하이머병 같은 퇴행성 질환이나 각종 암 등 난치성 질환을 치료하는 줄기세포 치료제에 쓰인다.
 

이 프로젝트는 미국항공우주국(NASA)이 지원하는 ‘마이크로중력 성체줄기세포 실험(MESC)’이다. 아바 주베르 미국 메이요클리닉 내과 전문의(암 면역학 박사) 연구팀은 미국 콜로라도대의 과학기술 벤처 바이오서브스페이스테크놀로지와 공동으로 최근 ISS에서 한 달간 실험을 마쳤다. 지난달 미국 우주 기업 스페이스X의 화물선 ‘드래건(Dragon)’에 실려 ISS로 보내졌던 줄기세포 샘플은 20일(현지 시간) 지구로 귀환했다. 주베르 박사는 “줄기세포가 중력이 작은 환경에서 잘 자라고 성질도 변하지 않는다면, 이는 줄기세포를 대량 생산할 새 방법이 될 것”이라고 밝혔다.
 

줄기세포 증식 속도 개선은 줄기세포 치료 기술의 주요 과제다. 보통 줄기세포 치료에는 수십억 개의 줄기세포가 필요하기 때문이다. 현재 임상 시험 단계의 줄기세포 대부분은 골수나 제대혈에서 뽑은 ‘성체줄기세포’다. 시중에 판매 중인 줄기세포 치료제도 모두 성체줄기세포를 사용한 것들이다. 성체줄기세포는 ‘배아줄기세포’ ‘유도만능줄기세포(iPS세포)’ 등 다른 줄기세포보다 안전하지만, 증식이 잘 되지 않아 생산 효율이 낮다. 치료에 필요한 양을 얻으려면 몇 주 동안의 배양 과정을 거쳐야만 한다.
 

과학자들이 우주에서 답을 찾게 된 건 지상 실험에서 중력 효과를 줄였을 때 줄기세포가 더 빨리 증식하는 현상이 나타났기 때문이다. 메리 컨스종커 미국 로마린다 캘리포니아대 교수는 지난해 12월 미국 플로리다에서 열린 ‘세계줄기세포정상학회(WSCS)’에서 “심장근육세포의 줄기세포에 가해지는 중력이 작아지자 조직 재생을 촉진하는 유전자 발현이 활성화되며 줄기세포 증식 속도가 빨라졌고 분화도 잘됐다”고 밝혔다. 주베르 박사팀도 지난해 비슷한 결과를 얻었다.
 

주베르 박사팀은 간엽줄기세포와 조혈줄기세포, 백혈병을 일으키는 암 줄기세포 등 세 종류의 성체줄기세포를 ISS에서 배양했다. 24시간 또는 48시간마다 현미경으로 줄기세포의 상태를 관찰했다. 지구에서도 섭씨 37도, 이산화탄소 농도 5% 등 중력을 제외한 모든 조건이 같은 상태에서 같은 종류의 줄기세포를 배양했다. 둘을 비교해 순수하게 중력에 의한 효과만 알아내기 위해서다. 주베르 박사는 “초기 분석 결과, 우주에서 배양한 줄기세포가 지구에서 배양한 줄기세포보다 같은 시간 동안 더 많이 증식했다”고 밝혔다.
 

연구진은 향후 우주에서 배양한 줄기세포로 뇌중풍 환자를 안전하게 치료할 수 있는지 확인할 계획이다. 실험 데이터를 바탕으로 마이크로중력이 줄기세포의 증식 속도를 높이는 과정도 규명한다. 주베르 박사는 “마이크로중력에 의해 증식 속도가 빨라지는 효과를 모방해 안전하게 줄기세포를 대량 생산하는 방법을 찾는 것이 목표”라고 밝혔다.

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