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피부세포→신경세포 변신시켜 파킨슨병 고친다

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2017년 07월 18일 00:00 프린트하기

손상된 세포를 되살려 불치병을 치유하는 기술로 흔히 줄기세포가 꼽힌다. 하지만 세포를 줄기세포로 되돌렸다가 원하는 세포로 분화시키는 과정이 복잡해 실용화가 더디다. 나노 기술을 이용, 손상된 세포에 줄기세포를 주입하지 않고 주변 세포를 직접 필요한 세포로 바꾸는 기술을 국내 연구진이 개발했다.

 

GIB 제공
GIB 제공

김종필 동국대 의생명공학과 교수팀은 피부세포를 신경세포로 곧장 바꾸는 ‘세포 직접교차분화 리프로그래밍’을 하는 새로운 방법에 대한 연구를 네이처 나노테크놀로지 7월 18일자에 발표했다. 생명과학 뿐만 아니라 나노기술과 전자공학적 방법을 응용했다.

 

연구팀은 특정 주파수를 가진 전자기파에 세포가 반응한다는 사실에 주목했다. 금나노 소재에 피부 세포를 얹고 전자기파를 통과시키자 피부 세포가 신경 세포로 바뀌는 사실을 알아냈다. 줄기세포 단계를 거치지 않았는데도 이미 용도가 결정된 세포가 연구진이 의도한 다른 세포로 운명이 바뀌었다.

 

우리 몸에 손상이 일어나면 세포 단위에서부터 재생된다. 피부세포처럼 쉽게 재생되는 세포도 있지만 신경세포처럼 잘 재생이 안되는 세포도 있다. 신경 세포를 치료하기 위해서는 특수한 방법이 필요했다. 그 방법으로 주목 받는 것이 줄기세포다.

 

줄기세포는 어떤 세포로도 분화할 수 있는 세포다. 수정란에서 유래하는 배아줄기세포, 제대혈이나 성인의 골수 등에서 유래한 성체줄기세포 등이 있다. 이미 특정 세포가 된 세포에서 일부 유전자를 과발현 시켜 줄기세포 상태로 만드는 역분화줄기세포(iPSCs)도 있다. 줄기세포를 손상된 부위에 넣어 손상된 세포를 재생하는 것이 바로 줄기세포 치료다.

 

간단한 원리만 들으면 만능처럼 들리지만 여러 가지 문제가 있다. 특정 세포를 줄기세포로 만들었다가 다시 필요한 부위의 세포로 만드는 과정이 복잡하다. 여러 단계를 거치면서 효율이 줄어들 뿐만 아니라 ‘테라토마(기형종양, 암)’ 위험도 있다.

 

이런 단점을 극복하고자 발상을 전환한 것이 ‘직접교차분화 리프로그래밍’ 기술이다. 줄기세포라는 중간 단계를 거치지 않고, 이미 운명이 결정된 다른 세포를 곧장 필요한 세포로 바꾼다. 1987년 섬유아세포가 근육세포로 바뀌는 현상이 발견됐지만 큰 주목을 받지 못했다. 2008년 미국 하버드대 더글러스 맬턴 교수가 외분비세포를 인슐린을 분비하는 베타세포로 바꿔 치료에 응용할 수 있다는 사실을 발견하면서 본격적으로 연구에 들어갔다. 그 뒤 섬유아세포를 신경세포로 바꾸거나 간세포를 신경세포로 바꾸는 등 다양한 성과가 나오기 시작했다.

 

피부세포를 신경세포로 직접교차분화하는데 성공한 김 교수팀은 파킨슨병 모델 쥐를 이용해 실제 효과를 확인했다. 금 나노 입자를 신경세포기 손상된 쥐에게 투입한 뒤 전자기파를 쏘였다. 금 나노 입자는 손상된 신경 세포 주변의 세포를 신경세포로 바꿨다. 손상된 신경세포가 새롭게 만들어진 세포로 보완되면서 파킨슨병 증세가 나아졌다. 줄기세포 치료제를 주입하지 않고도 피부의 상처가 치료되듯 신경세포가 치료됐다.

 

김 교수는 “직접교차분화 리프로그래밍 기술은 배아나 역분화줄기세포 기술을 대체할 새로운 기술로 주목받고 있으나 이를 치료에 이용하기 위해서는 세포 운명 전환 원천 기술이 필요했다”며 “이번 연구로 파킨슨 병 뿐만 아니라 다른 뇌신경 질환도 줄기세포 기반 세포 치료제의 실용화 가능성이 높아졌다”고 말했다.

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