‘줄기세포’ 활용 어디까지…첨단기술 집중 조명
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수많은 잠재력을 가지고 있다고 평가되는 ‘줄기세포’가 최신 기술을 거쳐 다방면으로 활용될 것으로 기대돼 눈길을 끌고 있다.
재단법인 미래의학연구재단은 최근 ‘최신동향 보고서 Vol.05’를 발표하고 향후 유망한 줄기세포 관련 첨단기술들에 대해 집중 조명했다.
보고서에 따르면, 줄기세포는 오가노이드(organoid) 개발에 활용될 수 있다. 오가노이드는 줄기세포나 장기세포로부터 분리한 세포를 3D 배양법으로 다시 응집해 만든 장기 특이적 세포 집합체로 ‘유사장기’라고도 불린다.
오가노이드는 해당 분야 연구의 선구자로 알려진 한스 클리버(Hans Clever) 교수에 의해 차츰 개발되기 시작했다.
그는 계통 추적 방법을 이용해 마우스의 내장상피세포 안에 존재하는 Lgr5(+) 줄기세포를 보고했으며, 2009년에는 쥐 동물모델의 직장에서 얻은 줄기세포를 배양해 내장을 만드는 데 성공해 최초의 오가노이드를 선보였다.
2013년에는 영국의 마델라인 랜캐스터(Madeline Lancaster) 박사가 사람의 신경줄기세포로 오가노이드를 제작했다. 이는 자폐증, 조현병, 파킨슨병 등 다양한 뇌질환 관련 연구에 적극 적용될 만큼 유용한 것으로 평가받고 있다.
이는 환자의 줄기세포를 배양해 유사기관 제작이 가능하다는 장점 때문에 개인 맞춤형 임상시험 재료 및 방법론으로 각광받고 있다.
줄기세포를 이용한 치료는 심장질환에서도 주목받고 있다. 심장 조직은 다른 장기와 달리 한번 손상이 알어나면 재생되지 않기 때문에 기존에 행해지던 약물 또는 중재시술로도 그 생존율을 높이는 데 한계가 있다.
이를 해결할 기술로 과거 ‘역분화 기술’이 주목받았다. 2006년 일본 교토대의 야마나카 신야 교수팀이 개발한 역분화 기술은 체세포를 배아줄기세포와 거의 유사한 특성을 가진 유도만능줄기세포로 전환하는 기술이다.
그러나 최근에는 ‘직접교차분화(direct conversion) 기술’이 개발돼 세포 치료제 개발의 새 패러다임을 예고하고 있다. 직접교차분화 기술은 체세포에 특정 유전자를 주입한 후 유도만능줄기세포 단계를 거치지 않고 원하는 특정 세포로 전환시키는 방법이다.
유도만능줄기세포와 달리 직접교차분화로 전환된 세포에서 종양이 생기지 않는다는 사실이 여러 편의 논문으로 검증되고 있어 이 또한 활발한 연구가 진행되고 있는 것으로 알려졌다.
줄기세포는 CRISPR/Cas9와도 관련된다. CRISPR/Cas9는 특정 DNA 서열을 인식해 자르고 원하는 서열을 넣어 정확한 유전자 교정을 할 수 있는 기술이다.
최근 학계에서는 건강한 사람과 알츠하이머 환자로부터 유도만능줄기세포를 만든 후 발견된 알츠하이머 유발 돌연변이에 대해 CRISPR/Cas9을 통한 유전자 교정을 거쳐 세포 치료제로 적용하는 등의 방안이 제시되고 있다.
이는 향후 CRISPR/Cas9과 유도만능줄기세포를 접목해 새로운 세포 치료제 및 새 동물모델을 빠르게 개발할 수 있다는 점에서 기대가 될 것으로 보인다.
CRISPR/Cas9은 제약업계에서도 유망한 기술로 평가받고 있다.
글로벌 제약사 중에서는 대표적으로 머크가 지난해 12월 바이오사 제노웨이(genOway)와 CRISPR/Cas9 설치류 모델 시장에서의 전략적 제휴를 체결한 바 있으며, 국내 제약사 중에서는 툴젠이 CRISPR/Cas9 원천 기술 유럽 특허 등록에 성공하는 등 긍정적인 행보를 이어가고 있다.