스크랩 (공부합시다)"인간배아줄기세포의 모든것"

[수채화]

난소 없이 태어나거나 무배란, 조기폐경 그리고 암 등으로 난소를 잘라내 난자를 생산할 수 없는 여성도 임신이 가능함을 제시해 주는 동물실험이 국내 처음으로 성공을 거둬 국내 불임 연구 수준이 세계 수준임을 다시 한번 입증하게 됐다.

지난해 세계 처음으로 냉동배아를 이용해 간세포를 배양하고 이를 심근세포로 까지 분화 시킨 마리아생명공학연구소 박세필(朴世必) 소장팀과 마리아병원 임진호(林鎭浩) 원장팀은 7일, 소를 대상으로 체세포를 이용한 새로운 난자 제조 기술을 확립했다고 밝혔다.

이 방법은 핵이 제거된 소의 난자에 다른 소의 체세포를 떼어 내 넣은 후 전기충격과 난자 활성을 유도함으로서 1세트의 염색체만을 갖는 정상적인 성숙난자 (그림 1과 2참조)를 만든 다음, 체외에서 정자와 수정을 실시하여 체세포에서 유래된 염색체(1세트) 와 정자에서 유래된 염색체(1세트)를 지닌 수정란 (그림 3참조)을 이식이 가능한 최종 단계인 배반포기배(그림 4와 5참조) 까지 배양해 내는데 성공한 것이다. 이식 전 단계인 배반포기배 까지의 배양은 세계 최초이다.

지난 7월 초, 스위스 로잔에서 열린 유럽 인간생식-태생학회 회의에서 미국 코넬대학 잔피에로 팔레르모 박사가 난자 생산이 불가능한 여성의 체세포를 채취해 다른 여성의 속을 비운 난자에 주입하는 방법으로 난자를 만들어 내는 기술을 개발했다고 밝힌 바 있는데, 팔레르모 박사는 난자를 정자와 수정시켜 수정란을 한차례 분열시키는데 까지 성공했으나 이번에 박세필 소장팀의 연구는 팔레르모 박사의 연구에서 한 단계 더 나아가 이식의 최종 단계인 배반포기배 까지 도달함으로써 실용화의 길을 열어 준 것이다.

이 난자 제조 기술은 1978년, 체외수정을 통한 시험관아기 시술과 1992년, 운동성이 없는 정자를 난자에 직접 주입하는 기술(익시, ICSI)이 개발된 이후 불임치료의 마지막 난관으로 남아 있던 난자 생산 불능 문제의 해결책을 제시해 줌으로써 난자를 생산할 수 없는 여성에게 새로운 희망을 주게 됐다. 지금까지 난자를 생산 할 수 없는 여성이 아기를 갖기 위해서는 다른 여성의 난자를 공여 받았기 때문에 유전적으로 자기 아이가 아니라는 문제를 안고 있었다.

박세필 소장은 "체세포를 이용한 실험 중 세포 특성 상 가장 어렵다고 하는 소를 대상으로 한 기초 연구이기 때문에 이를 사람에게 적용할 경우 훨씬 용이할 것이며, 이번에 개발된 난자는 조만간 소에게 이식을 시도할 것"이라고 말했다.

실제 불임치료를 담당하고 있는 마리아병원 이원돈(李元敦) 부원장은 "이 연구는 우리나라 불임 연구의 한 획을 긋는 중요한 발전으로 유전 문제 등 안전성 연구를 마치고 실용화 될 경우 난소를 만들어 낼 수 없는 많은 여성에게 큰 복음이 될 것"으로 전망했다.

그림1.	핵이 제거된 난자내에 주입된 2세트 염색체로 구성된 체세포가 각각1세트로분리

 

그림2.	완전히 분리된 후 1세트(오른쪽)는 세포질 밖으로 나가고 1세트(왼쪽)만 남는다.

 

그림3.	체외수정후 주입된 체세포 유래 염색체(1세트)와 정자유래 염색체(1세트)를 가진 전핵기 상태의 수정란

그림4.	수정후 배양 3일째 된 4~6 세포기 수정란

그림5.	수정후 배양 7일째 된 배반포기배

□ 연구기관: 마리아생명공학연구소(朴世必 소장팀) 마리아병원(林鎭浩 원장팀) □ 연구목적: 순도 높은 인간 배아 줄기세포주 확립 및 신경세포로의 체외 분화 배양 유도 □ 연구결과: 국내 처음으로 사람에게 이식이 가능한 인간 배아 줄기세포주를 인공코팅배양법 (artificial coating culture system)을 이용해 개발하는데 성공을 거두었고, 이를 이용하여 배양접시 내에서 신경세포로의 분화를 유도함으로써 동물실험 및 임상실험에 박차를 가하게 되었다. □ 연구결과 발표(2001. 11) : 일본불임학회, 대한불임학회 인간 배아 줄기세포 배양의 가장 큰 어려움 포배기배아의 내부 세포 덩어리를 생쥐 배아 세포(섬유아세포)위에서 같이 배양해야 만이 인간 배아 줄기세포를 만들어 낼 수가 있다는 점. 인간 배아 줄기세포 배양에 생쥐 배아세포가 반드시 필요한 이유 생쥐 배아 세포에서 분비되는 성장 인자나 분화 억제 인자가 인간 배아 줄기세포 배양을 위해 절대적으로 필요하기 때문임. 세계적인 현실에 많은 연구자가 의문 제기 하지만 장기간 공동 배양되는 과정을 통해서 인간의 줄기세포에 생쥐세포가 섞일 거라는 우려는 많은 연구자가 공통적으로 인정하고 있고, 이러한 이유로 현재 전세계적으로 등록되어 있는 인간 배아 줄기세포주 (미국 NIH 보고, 72개 세포주, 2001년 11월 현재)도 기초 연구가 아닌 실질적으로 임상에 적용하는데 얼마나 이용이 가능할 것인가에 대해 많은 연구자가 의문을 제기하고 있는 현실임. 과학자들의 숙제 실제적으로 72개 세포주 중 대다수가 이러한 문제점을 안고 있어 생쥐 배아세포와 공동배양을 하지 않고 사람에게 이식이 가능한 인간 배아 줄기세포주를 만든다는 것은 줄기세포를 연구하고 있는 과학자들의 커다란 과제였음. 미, 제론사 세계 최초로 성공 이러한 문제점을 해결하는 한 방안으로 금년 미국 생명공학회사인 제론사에서는 인간 배아 줄기세포를 생쥐 배아 세포가 아닌 다른 배지가 코팅된 배양 용기 내에서 장기간 배양이 가능한 방법을 개발해 세계 최초로 보고한 바 있음. 인공코팅배양법 등 개발, 가능성 확인 본 연구소는 인간 배아줄기세포주의 순도를 유지하기 위한 목적으로 인공코팅 배양법과 특수배양액을 첨가하는 기술을 개발해 인간 배아 줄기세포를 생쥐 배아 세포가 없는 배양 용기 내에서 장기간 배양함으로써 그 가능성을 확인함. 2종류 줄기세포주 확립, 신경세포로 분화 유도 성공 이 방법을 사용해 연구에 연구를 거듭한 결과 새로운 2종류의 인간 배아 줄기세 포주를 확립하였고, 체내 이식을 통한 분화 유도방법이 아닌 배양접시 내에서 순도 높은 신경세포를 분화 유도하는데 국내 최초로 성공함. 내년 초 동물실험에 돌입 이로써 내년 초 파킨슨씨병을 대상으로 동물실험에 들어갈 예정으로 있으며 동 물실험을 마치게 되면 바로 임상실험에 들어갈 계획임. 일본불임학회 등에 보고 이 연구결과는 금년 일본학회 (불임학회와 수정 착상학회가 공동 후원한 ART forum 2001, 11월 9일) 와 국내 대한불임학회(11월 13일)에 보고함. 그림 A 동결-융해된 인간 배반포기배 유래의 순도높은 배아줄기세포주 확립 및 신경세포로의 체외분화배양과정 모식도 그림 B 인공코팅된 배양접시에서 생쥐배아섬유아세포가 혼합되지 않은 순도높은 인간배아줄기세포주(B-1)와 확대(B-2)해 본 모습 그림 C 순도높은 배아줄기세포주 그림 D 인공코팅배양법을 통해 확립된 인간배아줄기세포주로부터 특수성장인자를 사용하여 만들어진 순도높은 신경세포(D-1)와 신경보조세포(D-2) 그림 E 신경세포항체를 사용해서 재확인된 순도높은 신경세포

마리아 줄기세포주 등록페이지 >>> http://escr.nih.gov/maria

□ 연구기관: 본 연구는 마리아바이오텍 (대표이사 林鎭浩) 산하 마리아생명공학연구소 박세필 (朴世必) 소장팀에 의해 실시되었다. □ 연구목적: 단성생식 배아줄기세포를 이용하여 복제인간 출현이 원천적으로 불가능하고, 세포치료요법 (cell replacement therapy) 차원에서 면역거부반응 없이 각종 난치성 질환 (파킨슨씨병, 알쯔하이 머병, 당뇨병 등) 치료가 기대되는 체세포를 이용한 배아복제의 대체 방법 개발을 목적으로 함. □ 실험배경: 최근에 와서야 미국 (Cibelli 등, 2002) 과 일본 (Kanagawa 등, 1998) 등에서 연구되고 있는 단성생식 배아줄 기세포 연구의 경우 몇몇 세포로의 분화 능력을 확인하는 정도의 연구 수준으로서 재현성 있고 순도높은 특정 세포로의 대량 생산방법이 시급히 요청된다 * 단성생식 배아줄기세포 장점 * 정자없이 만들어진 배아이기 때문에 자궁에 이식하더라도 개체발생 이 원천적으로 불가능하여 윤리적 문제를 최소화 할 수 있다. 정자없이 만들어진 배아이기 때문에 자궁에 이식하더라도 개체 발생이 원천적으로 불가능. 체세포를 이용한 치료용 배아복제의 대체수단으로서 윤리적 문제를 최소화. 면역거부반응 없이 난치성 심근질환을 치료할 수 있는 기초자료제공 (여성인 경우) 특정분화 배양조건하에서 정상적인 심박수와 재현성 및 기능성 있는 심근세포를 유도해 낼 수 있는 본 연구의 방법은 세계 최초로 평가되고 있다. ※ 본 연구는 금년 대한불임학회와 한국가축번식학회에서 발표되었으며 특히 한국가축번식학회에서 최우수논문상을 수상함. 따라서 단성생식란 배아줄기세포는 포유동물에 있어서 발달초기에 나타나는 심근세포분화 기능 mechanism을 연구하는데 중요한 모델로 이용될 수 있으며, 특히 인간질병 치료를 위한 세포대체요법 분야에 중요한 정보를 제공할 수 있어 향후 난치병 치료에 이용시 배아줄기세포가 갖고 있는 윤리적 문제를 최소화 시킬 수 있는 대체 연구로서의 가능성을 시사하고 있다. 그림: 중앙일보 제공

□ 연구기관: 본 연구는 마리아생명공학연구소(소장 박세필)와 마리아병원(원장 임진호)에 의해 공동연구되었다. □ 연구목적: 유전자 조작된 인간 배아줄기세포를 파킨슨병 동물 모델에 이식하여 행동향상을 확인함으로 본 세포의 치료 효과를 확인함. 도파민 생합성에 관여하는 Tyrosine hydoxylase (TH) 와 GTP-cyclohydrolase I (GC) 두개의 유전자를 인간 배아줄기 세포에 삽입시키는데 최초로 성공함. 유전자 조작된 인간배아줄기세포를 타종인 파킨슨 동물모델의 쥐뇌에 이식한 후 면역 거부반응 없이 생존함과 동시에 도파 민성 세포임을 확인함. 운동성 테스트 (rotation test)를 통해 확인한 결과 유전자조작 된 인간 배아줄기세포가 이식된 파킨슨 동물모델 쥐의 경우 정상 적인 쥐와 거의 유사하게 운동성이 회복됨을 확인함. 이번 연구는 유전자 조작된 인간 배아줄기세포를 이용한 새 로운 파킨슨병의 치료술로서 세계에서 처음으로 시도된 연구내용임. ※ 국내 특허 출원(한국특허출원 제10-2002-66598호)을 마쳤고, 미국, 중국, 호주 등 108개국을 지정하여 PCT 국제 특허 출원중임.

[선우]

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