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나노패치 붙이자 피부세포가 혈액세포로

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2017년 08월 08일 00:00 프린트하기

연구진이 개발한 패치를 손목에 올린 채 형질전환 실험을 진행하고 있다. - 오하이오주립대 제공
연구진이 개발한 패치를 손목에 올린 채 형질전환 실험을 진행하고 있다. - 오하이오주립대 제공

살아있는 생명체의 피부세포를 수초 안에 다른 세포로 바꾸는 기술을 미국 연구진이 개발했다. 부작용을 줄인 환자 맞춤형 세포 치료로 이어지리란 기대다.

 

찬단 센 미국 오하이오주립대 교수팀은 ‘세포 형질전환’을 이용한 비침습적 세포 치료 기술을 개발했다고 국제학술지 ‘나노 테크놀로지’ 8일자에 발표했다. 세포 형질전환은 특정 세포에 다른 세포의 DNA를 주입하는 유전자 재조합을 통해 다른 기능의 세포를 제작하는 과정을 말한다.

 

대부분의 질병은 몸에서 중요 역할을 하는 세포가 죽거나 기능을 잃으며 발생한다. 이를 원천적으로 해결하는 방법은 세포치료다. 정상 기능을 갖춘 세포를 만들어 이상이 생긴 부위에 주입하는 방식이다. 이식되는 세포가 환자와 면역학적으로 일치할수록 치료 성공률은 높아진다.

 

세포치료의 대안으로 제시된 것은 줄기세포 치료법이다. 줄기세포의 만능 분화 능력을 이용해 특정 세포로 분화시키는 과정이지만, 오히려 분화 능력 조절이 어렵다는 문제점이 대두했다.

 

연구진은 줄기세포를 거치지 않고 피부세포에 특정 유전자를 주입해 신경세포나 혈관세포로 전환시키는 데 성공했다. 연구진의 가장 큰 성과는 2㎠ 크기의 패치를 이용해 침습이나 별도의 전처리 과정 없이 전환에 성공했다는 점이다.

 

피부세포는 신경세포와 관련된 특정 유전자를 과발현 시키면 신경세포로 바뀐다. 연구진은 개발한 패치를 피부에 부착해 유전자를 과발현시키는 약물을 떨어뜨린 후 약한 플라즈마를 가해 피부 속으로 물질을 침투시켰다.

 

그 결과 섬유아세포에 있는 3개의 유전자(Ascl1/Brn2/Myt1l)가 과다하게 발현되며, 피부세포는 신경세포로 변화했다. 연구진은 뇌 손상을 유발한 실험쥐에게 이 치료를 도입해 실제 손상 치료 효과를 확인했다.

 

추가 실험을 통해 연구진은 다리 혈관 문제로 혈액이 순환하지 않아 피부괴사가 생긴 쥐의 치료에도 성공했다. 피부세포에 3개의 유전자(Etv2, Foxc2, Fli1)를 과발현시켜 혈관세포로 바꿈으로써 혈액 순환 문제 자체를 해결한 것이다. 치료를 받은 쥐는 3일 안에 손상된 혈관이 복구됐고, 2주가 지났을 땐 괴사가 생긴 다리도 치료됐다.

 

센 교수는 “피부세포는 신체의 모든 장기로 전환될 수 있는 요소를 갖췄다”며 “이 치료를 이용해 손상된 조직을 복구하고, 장기·혈관·신경세포를 포함한 노화된 조직의 기능을 복원할 수 있다”고 말했다.

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