영양상태가 줄기세포 효율 결정

국내 연구팀 규명, Cell 자매지 발표

▲윤홍덕 교수(가운데)가 제1저자 장현철 박사(오른쪽)와 공동 제1저자 김태완 박사과정생과 함께 줄기세포 Oct4 단백질 변형 젤 사진을 살펴보고 있다.

영양상태가 줄기세포의 능력을 좌우한다는 사실이 국내 연구진에 의해 밝혀졌다. 이 같은 발견으로 향후 부작용 없고 효과적인 환자맞춤형 줄기세포 치료제 개발에 새로운 가능성을 열 전망이다.

교육과학기술부와 한국연구재단은 서울대 윤홍덕 교수(48)가 주도하고 장현철 박사와 김태완 박사과정생이 참여한 연구팀이 줄기세포의 전분화능(원하는 종류의 세포로 분화할 수 있는 기능)과 유도만능줄기세포*의 효율을 조절하는 핵심 원리를 밝혀냈다고 21일 밝혔다.

줄기세포는 어떤 세포로도 변할 수 있어 뇌질환·당뇨병·심장병 등 수많은 난치병을 치료할 수 있는 대안으로 각광 받고 있다. 그러나 줄기세포의 전분화능과 유도만능줄기세포 형성과정 등에 대해 아직도 풀리지 않은 숙제들이 많아 실제 치료에 활용되기 위해서는 많은 연구가 필요하다.

윤홍덕 교수 연구팀은 줄기세포에서 포도당 농도를 낮추거나 유전자 조작으로 당화를 감소시키면 줄기세포의 자기재생능력이 떨어진다는 사실을 발견했다. 반대로 당화를 높이면 피부세포가 유도만능줄기세포로 역분화할 때 효율이 증가한다는 사실을 발견했다.

당화는 단백질과 단백질의 기능을 조절해 세포의 영양상태를 반영하는 신호전달체계다

특히 연구팀은 줄기세포를 제대로 유지하는데 핵심적인 역할을 하는 Oct4 단백질이 당화에 의해 조절된다는 사실을 규명했다. 당화되지 못한 Oct4 단백질은 줄기세포를 유지하지 못할 뿐만 아니라 유도만능줄기세포를 형성하지 못한다는 것도 밝혀냈다.

윤홍덕 교수는 “이번 연구성과는 영양상태가 줄기세포의 전분화능과 유도만능줄기세포의 형성에 직접 관여한다는 사실을 밝힌 것”이라며 “향후 부작용이 없는 환자 맞춤형 유도만능줄기세포의 제작과 세포치료제 개발에 새로운 지평을 열었다고 평가받고 있다”고 연구의의를 밝혔다.

이번 연구는 교과부와 한국연구재단이 추진하는 ‘중견연구자지원사업’, ‘세계수준의 연구중심대학(WCU) 육성사업’, ‘학문후속세대양성사업’의 지원으로 수행됐다. 연구결과는 세계 최고 권위의 생명과학전문지 ‘셀(Cell)’의 자매지인 ‘세포줄기세포지(Cell Stem Cell)’에 온라인으로 지난 18일 게재됐다.

▲윤흥식 교수팀 연구 개념도. 줄기세포에서 Oct4 단백질은 유도만능줄기세포 형성 및 줄기세포 자기복제를 하는데 있어 중요한 역할을 한다.