안전한 자가줄기세포를 이용한 재생의료 시대가 열릴 전망이다. 가톨릭관동대 김순학 교수 연구팀이 초음파를 이용해 일주일 만에 인간피부세포에서 대량의 역분화 줄기세포를 유도하는 원천기술을 세계 최초로 개발했다고 밝혔다. 줄기세포는 전 세계적으로 각종 유전질환과 쉽게 발생하는 난치성 질환을 치료하기 위한 대안으로서 활발하게 연구되고 있다. 그러나 배아줄기세포는 윤리적 위험성으로 연구의 난항을 겪고 있고, 체세포를 역분화시킨 줄기세포 유도 기법은 낮은 효율성과 암세포 발생 가능성 등의 기술적 한계가 있었다. 기존의 유전자 및 저분자 화합물을 사용하는 역분화 줄기세포 유도 기술과는 달리, 이번 연구에서는 초음파로 세포 밖 환경을 세포 내부로 유입시킴으로서 세포 리프로그래밍을 유도해 내었다. 연구배경과 기대전망을 들어 본다.

 연구를 시작한 계기나 배경은 무엇입니까. 

저는 가톨릭관동대에서 융합연구를 수행하고 있습니다. 특히 석사 때는 유전학을 전공하였는데 이때 외부 빛, 온도 등이 물고기의 산란 및 부화에 어떤 영향을 주는지를 연구하였습니다. 유전학의 기본 원칙이 환경 및 환경과 유전자발현 간의 상호작용이 표현형(phenotype)을 결정한다고 배웠습니다. 이에 포유류의 세포에 물리적 에너지가 어떤 영향을 주는지 호기심에 2014년부터 연구를 시작하였습니다.

- 연구하면서 어려웠던 점이나 장애요소가 무엇인지? 어떻게 극복(해결)하였는지.

우리 연구진은 순수하게 줄기세포를 연구하는 팀이 아닙니다. 때문에 초창기에 실험실 세팅 및 연구자료의 분석이 너무 힘들었습니다. 그런 와중에 일본의 오보가타에 의해 STAP 사건이 발생하였습니다. 저의 연구는 물리적 에너지와 환경이라는 개념을 사용했지만 유전자와 화합물을 사용하지 않은 측면에서 STAP과 관련성이 조금은 있습니다. 그래서 저의 연구팀은 괜한 오해를 받지 않기 위하여 저의 연구결과의 재현성이 높음을 보여주기 위해 수백여 번의 실험을 반복하였고, 가능하면 많은 연구자료를 동영상으로 보여 주었습니다. 논문에 동영상 자료 13개를 만들려고 하다 보니 실험에 많은 시간이 소요되었습니다. 아울러 본 연구팀이 세포 리프로그래밍 관련 논문을 거의 발표한 적이 없다는 단점을 극복하며 아울러 저널에서 본 연구결과를 잘 이해 받기 위하여 마우스세포, 인간세포, 환자유래 세포, 메카니즘 등 내용을 분리해 논문으로 제출하지 않고 하나의 논문으로 제출한 것이 Reviewer들을 감동시켜 논문이 게재된 것 같습니다.

- 이번 성과는 무엇이 다른가요. 

이번에 발표된 연구기술은 기존의 유전자 및 저분자 화합물을 사용하지 않고 역분화줄기세포를 유도하였고, 아울러 기존의 역분화 줄기세포 유도법의 기술적인 어려움 및 낮은 효율성을 극복할 수 있었다. 장기간 세포라인을 구축할 필요가 없기에 생산 및 관리 측면에서 경제적이며, 유도기술적인 측면에서 간단하기에 향후 줄기세포연구 및 이를 이용한 임상연구를 활성화시킬 수 있습니다.

- 꼭 이루고 싶은 목표와 향후 연구계획은.

초음파에 의해 유도된 다분화능줄기세포는 암이 발생하지 않기에 안전하며, 짧은 시간 내 대량의 역분화줄기세포를 생산할 수 있다. 이를 통해 앞으로 Entr 시스템에 의해 자가줄기세포를 이용, 질환모델에서 전임상 및 임상연구를 수행하고 싶습니다. 특히 초음파에 의한 역분화줄기세포 유도방법의 간편성은 향후 자동화장비시스템으로 개발이 가능하기에 벤처를 통해 향후 줄기세포연구 및 이를 이용한 임상연구를 활성화시키고 싶습니다.

- 연구과정에서 많은 에피소드가 있었을 텐데요. 

처음에 연구를 시작하는 단계에서 물리적 에너지를 세포에 처리 후 세포가 배양접시에서 부유하기에 연구원이 세포가 죽었다고 알려왔습니다. 저는 확인했냐고 반문하였고 연구원은 확인을 하지는 않았지만 세포가 떠 있으니 죽은 것이라고 단정을 하기에 제가 다시 확인하라고 지시하였습니다. 이때 흥미롭게도 부유하는 세포가 모두 살아있는 것으로 확인이 되어 그때부터 이 세포가 무엇인지 연구를 시작하게 되었습니다.

Science, Nature, Cells 및 관련 자매지에 논문을 투고하는 과정 및 revision 과정에서 일본 오보가타의 STAP 논문 때문에 많은 사람들이 저의 연구내용을 의심의 눈초리로 바라보았습니다. 물론 Nature materials에서 두 번째 revision을 받을 때 한 reviewer는 우리 팀의 연구결과가 향후 줄기세포연구 및 이를 이용한 임상연구의 패러다임을 바꿀 수 있는 중요한 결과라고 극찬을 한 반면 아쉽게도 또 다른 한 reviewer는 본 논문 결과를 믿을 수 없다고 하여 망연자실하기도 했습니다. 물론 좋은 저널에 논문을 게재하는 것도 중요하지만 본 논문을 바탕으로 다른 후속논문을 게재할 수 있기에 빨리 논문을 게재하기 위하여 생체재료분야의 권위지인 Biomaterials에 게재하게 되었습니다.

                                                                                                                      <한국연구재단 홍보실 제공> 

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