의과대학

 줄기세포를 분화시켜 다양한 기능의 세포 혹은 조직을 만들 수 있다는 다양한 연구결과가 보고된 이후 이렇게 분화된 세포를 해당 세포의 이상이나 손상에 의한 난치병을 치료하는 세포치료제로 사용하려는 다양한 시도들이 있어왔다. 하지만 배아줄기세포의 사용에 따른 윤리문제, 그리고 타인의 세포를 이용한 세포전환에 따른 면역거부반응에 대한 문제들이 해결되어야 하는 점으로 지적되어 왔다. 이러한 문제를 해결하기 위해 체세포를 전분화능세포 (pluripotent cell)로 전환하여 원하는 세포로 분화하는 방법이나 체세포를 직접 세포치료용 세포로 전화시키는 직접분화 등이 대안으로 연구되고 있다. 하지만 이 과정에서 세포전환의 효율을 높이기 위해 외부유전자를 세포에 넣게 되면 유전체의 불완전성을 포함한 여러 가지 안정성 문제를 야기할 수 있다. 이 논문에서 소개하는 저분자를 이용한 세포전환 방법은 세포치료제 개발을 위한 기존의 세포분화 혹은 세포전환의 여러 가지 문제를 해결할 수 있는 대안으로 여겨지고 있다. 저분자 물질은 유전자와 같은 생체 고분자를 이용하여 세포전환을 유도하는 경우보다 빠르게 활성을 제어할 수 있고, 저비용으로 고효율의 세포전환을 유도할 수 있다는 장점이 있다. 또한 쉽게 제거가 가능하고 유전체에 영향을 적게 주기 때문에 안정성에 따른 문제점이 다른 방법에 비해 적다. 그리고 체세포를 이용한 직접분화는 환자의 세포를 사용하기 때문에 면역반응에 대한 염려가 없다는 장점을 가지고 있다.

이러한 여러 가지 장점 때문에 저분자를 이용해 줄기세포나 체세포를 다양한 세포로 전환하는 연구가 활발히 시도되고 있다. 예를 들어 저분자를 이용하여 줄기세포나 체세포를 외배엽 유래 신경세포, 신경전구세포, 그리고 신경교세포로 전환하고 이렇게 전환된 세포가 생체 내에 존재하는 해당 세포와 같은 세포활성을 갖는다는 것을 동물실험이나 생리학 실험을 통해 확인한 바 있다. 또한 같은 방법을 통해 중배엽유래의 심근, 골근, 지방세포 그리고 뼈세포 전환이 될 수 있음을 보였다. 마지막으로 간이나 췌장 같은 내배엽 유래세포 역시 저분자 화합물을 이용한 세포전환을 통해 확보할 수 있음을 증명한 바 있다. 이러한 세포전환은 해당 세포의 활성과 관련된 유전자들의 후성유전학적 발현 조절에 의해 각 세포의 운명이 결정된다는 전제하에, 저분자 화합물을 이용해 세포의 후성유전 결정인자와 전환하고자 하는 세포의 주요 신호전달인자를 시공간적으로 조절하는 방법을 통해 구현한다.

결론적으로 저분자화합물을 이용한 세포전환 연구는 세포의 운명을 결정하는 후성유전 및 신호전달쳬게를 이해하는 기초과학적인 측면 뿐 아니라, 전환된 세포를 난치병 치료제로 사용하는 응용과학적인 면에서 중요한 의미를 띄고 있고, 이러한 연구의 확대를 통해 궁극적으로 기초의학에 대한 이해 및 난치병 치료 연구의 수준을 높일 것이라 기대 할 수 있다.