차병원그룹(회장 차광렬) 줄기세포연구팀(이동률, 정영기)이 지난해 체세포복제줄기세포 성공에 이어 다시 체세포복제성공률을 획기적으로 끌어올려 세계 최초 맞춤형 줄기세포 치료제의 기대감을 높였다.

이번 연구가 다른 연구와 다른 점은 ▲극소수의 우수한 난자에서만 가능했던 체세포복제줄기세포, 난자의 질과 상관없이 성공했다는 점과 ▲실제 망막질환이 있는 3명의 환자에게서 5개의 체세포복제줄기세포치료제를 만들어 세계 최초 체세포복제줄기세포치료제 임상승인이 기대됐다는 점이다.

 

◆체세포복제줄기세포주 성공률 약 7배 향상
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 기대됐다.

하지만 그동안 체세포복제줄기세포주의 확립도 어려웠고, 성공률이 1~2%정도로 낮아 환자 맞춤형 치료제 개발이 어려울 것으로 전망됐다.

하지만 이번에 차병원그룹이 성공률을 7%대로 향상시켜 환자 맞춤형치료제 개발에 대한 기대가 한층 높아지고 있다.

특히 차병원그룹은 이번 연구를 진행하면서 황반변성 등 망막질환이 있는 환자의 체세포를 복제줄기세포로 만들었으며, 이를 치료제로 만들어 현재 식약처에 임상시험을 신청할 계획인 것으로 확인됐다.

따라서 빠르면 올해 세계 최초 환자 맞춤형 체세포복제줄기세포 치료제 임상에 대한 기대감을 높이고 있다.

또 이번 연구결과는 황우석 사태 이후 우리나라뿐 아니라 세계적으로 주춤하고 있는 체세포복제줄기세포 연구에 새로운 활력을 불어넣을 것으로 전망되고 있다.

 

◆세계 최초 체세포복제줄기세포 생성 저해 난자, 후성학적요인 규명
차병원그룹 이동률(한국) 교수팀과 정영기(미국) 교수팀은 미국하버드대 이장(Yi Zhang)교수팀(이하 공동연구팀) 요청으로 지난해부터 체세포복제줄기세포의 생성을 저해하는 후성유전학적 요인에 대한 연구를 시작했다.

그동안 체세포복제줄기세포를 만드는 과정에서 잘되는 난자에서는 복제줄기세포가 쉽게 만들어졌지만 난자의 질에 따라 어떤 난자에서는 복제줄기세포를 만들 수 없었다.

이번 연구에서 체세포복제줄기세포의 생성을 저해하는 난자에 후성학적요인이 있음을 세계 최초로 밝혀내고, 이를 극복하는 인자의 도입으로 체세포복제줄기세포 주의 성공률을 획기적으로 증진시키는데 성공했다.

이번 연구는 세계 최고 권위지인 Cell Stem Cell 30일자에 게재됐다.

 

◆2014년 연구 대비 3배 이상 효율증진  
공동연구팀은 체세포복제과정에서 공여핵의 리프로그래밍을 방해하는 인자를 발굴하기 위해 일반배아와 체세포복제배아를 이용한 유전자발현 분석을 했고, 결과분석을 통해 체세포복제배아에서 상당수의 배아발생관련 유전자의 발현이 억제되어 있음을 확인하였다.

체세포복제배아의 많은 유전자 발현억제가 특정 히스톤메틸효소의 활성이 높게 유지되어 일어남을 밝혀냈다.

연구진은 체세포복제배아의 발생률을 올리기 위해 히스톤메틸효소의 기능을 감소시키는 디메틸효소의 mRNA를 체세포복제배아에 주입하였다.

이 과정을 통해 체소복제배아에서 리프로그래밍을 저해하는 히스톤메틸효소의 활성이 감소하고, 배아발생관련 유전자의 발현이 재개되어 성공적인 포배기배아로의 발생과 줄기세포주 수립효율이 획기적으로 증진됨을 확인하였다.

KDM4A mRNA가 주입된 56개의 체세포복제란으로부터 15개의 포배기배아를 생산했고(26.8%), 4개의 정상적인 체세포복제줄기세포주를 수립(7.1%)하여 2014년 연구에 비해 3배 이상의 효율증진을 얻었다.

이동율 교수는 “많은 난치성 환자의 질병치료에 체세포복제배아줄기세포를 이용하기 위해서는 저조한 복제배아의 발생률을 극복하고, 난자의 질에 크게 영향을 받지 않는 기술의 개발이 시급하다”며 “본 연구진은 인간 체세포복제배아의 리프로그래밍 저해인자를 밝혀내고, 이를 극복하는 기술을 개발하기 위해 국제공동연구를 수행한 것이다”고 밝혔다.

 

◆내년 세계 최초 난치병환자 대상 임상연구 시작 전망
공동 연구팀은 과거 여러 연구팀에 의해 제기된 “체세포복제배아줄기세포주의 수립은 오직 우수한 질을 가진 난자에 의해서만 가능하다”는 기술적인 제약을 해결했고, 체세포복제배아줄기세포를 이용한 세포치료제의 실용성을 획기적으로 높여 환자 맞춤형 줄기세포치료제에 한걸음 다가섰다는 점도 성과다.

이번 연구를 수행한 이동률 교수는 “국내엥서는 난자 사용에 대한 윤리적인 부분을 문제삼고 있지만 미국 등에서는 시험관 아기를 시술한 사람들 중 많은 사람들이 시술 후 난자를 연구용으로 기증하기도 한다”며 “이번 연구에서는 한사람이 기증한 난자만으로 1개의 체세포복제를 만드는 것이 가능해졌지만 국내에서도 체세포복제줄기세포의 연구가 가능하기를 희망한다”고 밝혔다.

한편 차병원그룹 이동율 교수의 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단의 바이오-의료기술개발사업과 성광의료재단의 줄기세포연구지원사업 등의 지원으로 수행됐다.