건국대 연구팀이 생식세포로는 분화되지 않고 체세포로만 분화하는 새로운 형태의 만능줄기세포를 수립하는데 성공했다.
건국대학교 동물생명공학과 도정태 교수 연구팀은 독일 막스플랑크연구소 한스 쉘러 분자생의학연구소장(건국대 석학교수)팀과 공동으로 모든 체세포로 분화할 수 있지만 유일하게 생식세포로는 분화되지 않는 ‘준만능줄기세포’를 만드는 방법을 개발했다고 30일 밝혔다.
이번 연구는 농림부 차세대바이오그린21사업의 지원으로 이뤄졌으며, 네이처(Nature Publishing Group)에서 발행하는 자매지인 사이언티픽 리포트(Scientific Reprots, 인용지수(if) 5.078) 최근호(12월17일자)에 발표됐다. *연구 논문: ‘FGF4 배지를 이용한 준만능성 배반엽상피줄기세포 수립'(Eatablishment of a primed pluripotent epiblast stem cell in FGF4-based conditions)
다양한 조직세포로 분화할 수 있는 능력을 가진 만능줄기세포는 완전만능줄기세포(naive pluripotent stem cells)와 준만능줄기세포(primed pluripotent stem cells)로 나뉜다. 댚표적인 완전만능줄기세포는 수정란이 여러 개의 세포로 분열한 상태로 착상 전 마지막 단계에 해당하는 ‘배반포’(blastocyst)가 꼽힌다. 배반포가 자궁에 착상된 뒤 분열한 ‘배반엽 상피세포’(epiblast cells)를 배양해 얻은 줄기세포는 준만능줄기세포에 해당한다. 즉 착상 전 배반포에서 형성된 배아줄기세포가 완전만능줄기세포이고, 착상 후 배반엽 상피세포에서 형성된 배반엽 상피줄기세포가 준만능줄기세포다.
배반포에 인위적으로 배아줄기세포를 주입하면 둘이 서로 섞여 각각의 유전 형질을 지닌 개체가 태어난다는 점에서 완전만능줄기세포라 부른다. 하지만 준만능줄기세포는 배반포와 섞이지 않아 앞에 ‘준’이라는 말을 붙인다. 둘은 배양할 때도 서로 다른 물질이 섞인 배지에서 키워야 모든 세포로 분화하는 만능성을 유지한다.
건국대 연구팀은 배반엽 상피세포에서 얻은 준만능줄기세포를 특정 물질을 넣은 배지에서 키우는 방식으로 완전만능줄기세포처럼 만드는 데 성공했다. 핵심은 배지에 넣어준 ‘섬유아세포 성장인자(FGF4)’이다.
이렇게 만든 줄기세포를 배반포에 주입했더니 둘이 잘 섞이는 등 완전만능줄기세포의 특징이 나타났다. 다만 이 줄기세포는 생식세포로는 분화하지 않고 체세포로만 분화하는 특성을 지닌 것으로 확인됐다. 이번 연구에서는 배반엽상피줄기세포가 완전만능성 상태로 변하지 않으면서 서로 다른 유전 형질을 가지고 있는 개체인 ‘키메라' 형성 확률을 높은 상태로 유지될 수 있음을 밝혔다.
도정태 교수는 “특이한 것은 배반엽 상피줄기세포가 생식세포로의 분화는 이루어지지 않는다는 것”이라며 “오직 체세포로만 분화하는 새로운 타입의 만능줄기세포를 처음으로 만들었다는 데 의의가 있다”고 말했다.
건국대학교 동물생명공학과 도정태 교수 연구팀은 독일 막스플랑크연구소 한스 쉘러 분자생의학연구소장(건국대 석학교수)팀과 공동으로 모든 체세포로 분화할 수 있지만 유일하게 생식세포로는 분화되지 않는 ‘준만능줄기세포’를 만드는 방법을 개발했다고 30일 밝혔다.
이번 연구는 농림부 차세대바이오그린21사업의 지원으로 이뤄졌으며, 네이처(Nature Publishing Group)에서 발행하는 자매지인 사이언티픽 리포트(Scientific Reprots, 인용지수(if) 5.078) 최근호(12월17일자)에 발표됐다. *연구 논문: ‘FGF4 배지를 이용한 준만능성 배반엽상피줄기세포 수립'(Eatablishment of a primed pluripotent epiblast stem cell in FGF4-based conditions)
다양한 조직세포로 분화할 수 있는 능력을 가진 만능줄기세포는 완전만능줄기세포(naive pluripotent stem cells)와 준만능줄기세포(primed pluripotent stem cells)로 나뉜다. 댚표적인 완전만능줄기세포는 수정란이 여러 개의 세포로 분열한 상태로 착상 전 마지막 단계에 해당하는 ‘배반포’(blastocyst)가 꼽힌다. 배반포가 자궁에 착상된 뒤 분열한 ‘배반엽 상피세포’(epiblast cells)를 배양해 얻은 줄기세포는 준만능줄기세포에 해당한다. 즉 착상 전 배반포에서 형성된 배아줄기세포가 완전만능줄기세포이고, 착상 후 배반엽 상피세포에서 형성된 배반엽 상피줄기세포가 준만능줄기세포다.
배반포에 인위적으로 배아줄기세포를 주입하면 둘이 서로 섞여 각각의 유전 형질을 지닌 개체가 태어난다는 점에서 완전만능줄기세포라 부른다. 하지만 준만능줄기세포는 배반포와 섞이지 않아 앞에 ‘준’이라는 말을 붙인다. 둘은 배양할 때도 서로 다른 물질이 섞인 배지에서 키워야 모든 세포로 분화하는 만능성을 유지한다.
건국대 연구팀은 배반엽 상피세포에서 얻은 준만능줄기세포를 특정 물질을 넣은 배지에서 키우는 방식으로 완전만능줄기세포처럼 만드는 데 성공했다. 핵심은 배지에 넣어준 ‘섬유아세포 성장인자(FGF4)’이다.
이렇게 만든 줄기세포를 배반포에 주입했더니 둘이 잘 섞이는 등 완전만능줄기세포의 특징이 나타났다. 다만 이 줄기세포는 생식세포로는 분화하지 않고 체세포로만 분화하는 특성을 지닌 것으로 확인됐다. 이번 연구에서는 배반엽상피줄기세포가 완전만능성 상태로 변하지 않으면서 서로 다른 유전 형질을 가지고 있는 개체인 ‘키메라' 형성 확률을 높은 상태로 유지될 수 있음을 밝혔다.
도정태 교수는 “특이한 것은 배반엽 상피줄기세포가 생식세포로의 분화는 이루어지지 않는다는 것”이라며 “오직 체세포로만 분화하는 새로운 타입의 만능줄기세포를 처음으로 만들었다는 데 의의가 있다”고 말했다.
신동아방송 news@sdatv.co.kr