차병원그룹(회장 차광렬)은 줄기세포연구팀(이동률, 정영기 교수)이 지난해 체세포복제줄기세포 성공에 이어 올해 체세포복제성공률을 획기적으로 끌어 올리는데 성공했다고 30일 밝혔다.
체세포복제줄기세포란 성인의 체세포를 난자와 결합해 모든 조직으로 분화가 가능한 초기 줄기세포를 만드는 것이다.
환자 자신의 줄기세포로 직접 치료제를 만들어 사용하는 것이라 난치병 등 치료효과가 탁월할 것으로 기대됐지만 그동안 체세포복제줄기세포주의 확립도 어려웠다.
특히 성공률이 1~2% 정도로 낮아 환자 맞춤형 치료제 개발이 낙관적이지 않았다.
그러나 이번 연구에서 차병원그룹은 성공률을 7%대로 끌어올렸다.
차병원그룹 이동률 교수팀(한국)과 정영기 교수팀(미국)팀은 미국 하버드대의 이장(Yi Zhang) 교수팀의 요청으로 지난해부터 체세포복제줄기세포의 생성을 저해하는후성 유전학적 요인 (epigenetic barrier)에 대한 연구를 시작했다.
그동안 체세포복제줄기세포를 만드는 과정에서 잘 되는 난자에서는 복제줄기세포가 쉽게 만들어졌지만 난자의 질에 따라 어떤 난자에서는 복제줄기세포를 만들 수 없었다.
이번 연구에서 체세포복제줄기세포의 생성을 저해하는 난자에 후성학적요인이 있음을 세계 최초로 밝혀냈고, 이를 극복하는 인자도 발굴했다.
연구팀은 체세포복제과정에서 공여 핵의 리프로그래밍을 방해하는 인자를 발굴하기 위해 일반배아와 체세포복제배아를 이용한 유전자발현 분석을 시행했고, 결과분석을 통해 체세포복제배아에서 상당수의 배아 발생 관련 유전자의 발현이 억제돼 있음을 확인했다.
이 과정에서 체세포복제배아의 많은 유전자의 발현억제가 특정 '히스톤메틸효소(H3K9me3)'의 활성이 높게 유지돼 일어나는 점을 밝혀낸 것이다.
연구진은 체세포복제배아의 발생률을 올리기 위해 히스톤메틸효소의 기능을 감소시키는 '디메틸효소(KDM4A)'의 mRNA를 체세포복제배아에 주입했다.
KDM4A의 mRNA가 주입된 56개의 체세포복제란으로부터 15개의 포배기배아를 생산(26.8%)했고, 4개의 정상적인 체세포복제배아줄기세포주를 수립(7.1%)했다. 이는 지난해 연구결과에 비해 3배 이상 높은 수치다.
공동연구팀은 "과거 여러 연구팀에 의해 제기된 "체세포복제배아줄기세포주의 수립은 오직 우수한 질을 가진 난자에 의해서만 가능하다"는 기술적인 제약을 극복했다. 체세포복제배아줄기세포를 이용한 세포치료제의 실용성을 획기적으로 높여 환자 맞춤형 줄기세포 치료제에 한걸음 다가섰다는 점에서 연구 성과의 의미가 크다"고 설명했다.
특히 차병원그룹은 이번 연구를 진행하면서 실질적으로 황반변성 등 망막질환이 있는 환자의 체세포를 복제줄기세포로 만들었으며 이것을 치료제로 만들어 현재식약처에 임상 시험을 신청할 계획인 것으로 알려졌다.
따라서 빠르면 올해 세계 최초 환자 맞춤형 체세포복제줄기세포 치료제 임상에 대한 기대감을 높이고 있다.
더불어 이번 연구 결과는 황우석 사태 이후 우리나라 뿐 아니라 세계적으로 주춤하고 있는 체세포복제줄기세포 연구에 새로운 활력을 불어 넣을 것으로 전망되고 있다.
이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단의 바이오·의료기술개발사업, 성광의료재단의 줄기세포연구지원사업 등의 지원으로 수행됐다.
이번 연구 결과는 줄기세포분야의 최고권위 국제학술지인 셀 스템셀(Cell Stem Cell) 지에 이날 게재됐다.