줄기세포 정의 그리고 일문일답

[초록빛]

줄기세포란 인간의 몸을 구성하는 서로 다른 세포나 장기로 성장하는 일종의 모세포로, 간세포(幹細胞)라 불리기도 한다. 이 줄기세포에는 사람의 배아를 이용해 만들 수 있는 '배아줄기세포(복수기능줄기세포)'와 혈구세포를 끊임없이 만드는 골수세포와 같은 '성체줄기세포(다기능줄기세포)'가 있다. 수정한지 14일이 안된 배아기의 세포인 '배아줄기세포(Embryonic Stem Cell)'는 장차 인체를 이루는 모든 세포와 조직으로 분화할 수 있기 때문에 '전능세포' 혹은 '만능세포'로 불린다. 1998년 이전까지 과학자들은 줄기세포가 "배아가 성장하는 짧은 단계에만 존재하고, 이를 몸에서 격리해서 살아있게 하는데는 특별한 장치가 필요하기 때문에, 격리·배양이 불가능하다"고 믿었다. 그렇지만 1998년 11월 6일 존스 홉킨스 대학의 존 기어하트(John Gearhart) 박사와 위스콘신 대학의 제임스 토마스(James Thomas) 박사의 연구팀은 각각 서로 다른 방법을 이용하여 인간의 줄기세포를 분리하고 배양하는데 성공했다. 따라서 과학자들은 배아줄기세포를 이용하여 뇌질환에서 당뇨병, 심장병에 이르기까지 많은 질병을 치료하는데 줄기세포를 이용할 수 있을 것으로 기대를 걸고 있다. 예를 들어 당뇨병을 치료하기 위해 인슐린 생산 세포를 만들어 내거나 척추부상으로 마비된 환자의 기능을 회복시킬 수 있는 신경세포를 길러내는 것이 가능하다고 과학자들은 믿고 있다. 하지만 배아는 장차 태아로 자랄 수 있는 엄연한 생명의 씨앗이라는 점에서 여러 조직이나 장기를 만들 수 있는 간세포를 얻기 위해 배아를 이용하는 것은 “살인행위나 마찬가지다”는 반대여론도 만만치 않다. 성체줄기세포(Adult Stem cell)는 제대혈(탯줄혈액)이나 다 자란 성인의 골수와 혈액 등에서 추출해낸 것으로, 뼈와 간.혈액 등 구체적 장기의 세포로 분화되기 직전의 원시세포다. 여기에는 조혈모세포(Hematopoietic Stem Cell)와 재생의학의 재료로 각광 받고 있는 중간엽줄기세포(Mesenchymal Stem Cell), 신경줄기세포(Neural stem cell) 등이 있다. 제대혈(탯줄혈액)은 조혈모세포를 다량 함유하고 있으며, 뼈속의 골수에서 발견되는 골수세포는 혈액 및 임파구를 생산할 수 있는 조혈모세포를 비롯하여 중간엽 줄기세포 등 여러종류의 줄기세포를 가지고 있다. 성체 줄기세포는 증식이 어렵고 쉽게 분화되는 경향이 강한 대신에 여러 종류의 성체 줄기세포를 사용하여 실제 의학에서 필요로 하는 장기 재생을 할 수 있을 뿐 아니라 이식된 후 각 장기의 특성에 맞게 분화할 수 있는 특성을 지니고 있다. 또한 성체 줄기세포는 인간 배아에서 추출한 배아 줄기세포와 달리 골수나 뇌세포 등 이미 성장한 신체조직에서 추출하기 때문에 윤리논쟁을 피할 수 있는 장점이 있다. 세계최초 난자에서 배아 줄기세포 배양 성공 ◆ 어떤 질환에 도움을 주나=세포 손상이나 파괴로 생긴 질환의 치료에 획기적 도움을 준다. 어린이에게 흔한 1형 당뇨나 파킨슨병.신경손상.뇌졸중과 심장병.발바닥 괴사나 관절염 등 대부분의 난치병 치료에 응용될 전망이다. 특히 세포 재생이 불가능한 신경질환의 경우 도움이 된다. 교통사고 등으로 신경이 끊어져 사지마비에 빠진 경우 지금까지 치료 수단이 없었다. 그러나 줄기세포로 신경세포를 만들어 주입해 주는 방식으로 치료가 가능하다. 치매의 경우 치료보다 예방에 도움을 줄 것으로 기대된다. 줄기세포를 통해 신경세포란 칩은 재생할 수 있지만 과거 신경세포에 담긴 기억의 내용은 되살리지 못하기 때문이다. 줄기세포를 이용한 세포 치료는 수년 내 실용화될 전망이다. 그러나 장기에 생긴 질환엔 당장 응용이 어렵다. 세포를 장기 형태로 만드는 기술은 아직 개발되지 않았기 때문이다. 따라서 간이나 콩팥 등 이식용 장기를 생산할 수 있게 된 것은 아니다. ◆ 그동안 왜 인간 난자로 배아 줄기세포를 얻지 못했나=줄기세포는 시행착오의 학문이다. 실패를 거듭할수록 성공 확률은 커진다. 대량으로 난자를 얻을 수 있는 동물과 달리 사람의 경우 한달에 한번 난자가 만들어진다. 실험 재료인 난자를 연구자가 원하는 만큼 충분히 확보하기 어려운 것이 가장 큰 난관이었다. 이번 실험에선 16명의 여성이 2백42개의 건강한 난자를 기증했다. 사람 체세포 핵과 사람 난자 간 융합을 통한 줄기세포는 애초부터 불가능하다는 지적도 있었다. 2003년 미국 피츠버그대 연구진은 원숭이 실험에서 4개 세포로 쪼개진 이후부터는 중심체 이상이란 질환이 나타나 사람을 포함한 영장류의 배아 줄기세포는 과학적으로 불가능한 것으로 알려져 왔었다. ◆ 이번 기술의 핵심은 무엇인가=크게 두 가지다. 쉽게 파열되는 인간 난자의 취약점을 개선하기 위해 난자의 껍질에 해당하는 투명대에 작은 구멍을 만든 뒤 압력을 가해 핵이 쉽게 빠져나오는 독특한 기법을 활용했다. 줄기세포 배양을 위해 영양물질에 해당하는 배양액도 한몫 했다. 연구진이 자체 개발해 세계 최초로 사용한 hmSOFaa란 배양액이 도움이 된 것으로 평가받고 있다. 이러한 핵심 기술은 모두 국제특허 출원을 마친 상태다. ◆ 암 치료엔 어떻게 도움이 되나=암의 경우 줄기세포를 통해 정상 세포를 주입해도 암세포 자체를 없애진 못하므로 아직까진 큰 도움을 주진 못한다. 그러나 항암제 치료의 경우 사정이 달라진다. 항암제로 파괴되는 조혈모세포(과거 골수)를 얼마든지 줄기세포를 통해 대량 생산할 수 있기 때문이다. 따라서 앞으론 조혈모세포를 모두 파괴해도 좋을 만큼 고용량 항암제를 투여해 암의 씨를 모두 말린 뒤 줄기세포로 조혈모세포를 이식하는 치료가 보편화될 것으로 예상된다. 이 경우 암 생존율이 획기적으로 커질 것으로 기대된다. ◆ 생명윤리 문제는 없는가=배아 줄기세포를 여성 자궁에 착상하면 인간 복제가 이뤄진다. 배아 줄기세포를 얻기 위한 과정에서 90%의 확률로 배아가 파괴된다. 배아도 생명이라고 보면 생명윤리에 위배된다. 따라서 이번 기술은 정부와 시민단체의 엄격한 관리와 통제에서 난치병 치료용으로만 국한해 활용돼야 한다. 난자의 경우 핵을 제거한다지만 세포질에 남아 있는 미토콘드리아 등에 유전물질인 DNA가 극미량이지만 남아 있으므로 이번 줄기세포가 1백% 환자의 유전자와 일치하는 것은 아니다. 그러나 동물 난자와 달리 사람 난자는 종간 거부반응이 없으므로 대부분 안전할 것으로 예상된다.

질문: 줄기세포란?

답: 줄기 세포는 실제로 태생기 전능세포(pluripotent cell)를 지칭한다. 이는 어떤 조직으로든 발달할 수 있는 세포를 의미한다.

줄기 세포는 주로 초기 분열 단계의 배아로부터 채취된다. 이 단계의 세포는 아직 장기 형성 능력이 없으므로 사전에 입력하는데

따라 특정하게 선택한 세포계(cell line)로 배양될 수 있다.

질문: 줄기세포가 그토록 귀한 이유는?

답: 입수하기가 여간 쉽지 않다. 다시 말하건대 배아에서 채취한 세포만이 가장 유용하다.

질문: 배아 줄기세포 연구란 무엇이며 어떤 방식으로 진행되는가?

답: 과학자들은 사상 처음으로 오직 연구만을 목적으로 배아를 창조하게 된 것이다. 배아 줄기세포 연구는 분열되지 않은 세포를

배아로부터 수집하는 과정을 수반한다. 이러한 세포는 심근이나 신경 세포 또는 골격근에 이르기까지 다양한 세포형태로 배양시

킬 수 있다. 세포 자체가 세포계로 분화될 수 있도록 사전에 입력되며 이때 세포 배양 기술이 사용된다.

질문: 이 연구에 대해 논란이 분분한 이유는?

답: 연구를 위한 세포가 배아로부터 얻어지기 때문에 인간으로 성장할 수 있는 잠재력을 지닌 세포를 폐기하는 행위를 수반한다.

과학자들과 임신중절반대 운동단체들은 이 문제를 놓고 대치하고 있다. 일부에서는 세균 배양용 접시 속에서 정자와 난자가 결합

하는 것을 놓고 과연 생명체라고 주장할 수 있는 지 반문하기도 한다. 이들은 그 배아가 자궁에 이식되었을 때 부터 비로소 생명체

로 간주할 수 있다고 주장한다.

낙태가 잘못이라고 여기는 사람들이 많이 있는데 이들의 논리가 배아 연구에도 적용된다. 만약 생명체로 성장하기 위해서가 아니

라 연구만을 목적으로 난세포를 수정시킬 경우 연구 반대자들은 이를 인간의 생명을 빼앗는 행위라고 주장하는 것이다.

질문: 일반 대중이 이러한 연구에 대해 오해를 하고 있는 경우가 있다고 보는가?

답: 가장 흔한 오해는 줄기세포가 현재 병을 치유하는데 이용되고 있다고 생각한다는 점이다.

      현재 줄기세포는 아직까지 연구단계에 지나지 않으며 질병을 치료하는데 쓰인 전례가 없다.

질문: 비배아 줄기 세포계를 사용하면 안되나?

답: 비배아 줄기 세포계는 분열이 상당히 진행된 단계이다. 따라서 다양한 세포계로 배양시키는데 한계가 있다. 간단히 말해 세포

계의 노화가 진행되면 될 수록 다양한 조직으로 분할할 수 있는 능력을 상실하게 된다. 따라서 별 쓸모가 없게 되는 것이다.

노후한 줄기 세포는 여러가지의 다양한 세포계로 분할할 수 있는 여유를 갖추고 있지 못하다고 보면 된다.

질문: 줄기세포 연구에 있어서 정부의 지원이 필수적인가?

답: 줄기세포 연구에 정부의 지원이 필수 불가결한 조건은 아니다. 다만 지원을 받지 못할 경우 과학자들은 연구에 투자할 수 있는

시간을 개인 기금을 모으느라 허비하게 된다. 여러 과학자들은 정부 지원이 승인되면 훨씬 더 빠른 시일 안에 비약적인 발전을 이

루게 될 것이라고 입을 모은다.

질문: 이 연구로 인해 어떤 의학적 진보를 기대할 수 있는가?

답: 과학자들은 줄기세포 연구가 심장 질환을 비롯해 알츠하이머병, 파킨슨병, 당뇨병, 심지어 척수 재생에 이르기까지 각종 질병

을 고칠 수 있게 될 것이라고 말한다.

질문: 과학자들은 어떤 방법으로 이러한 진보를 이룩할 수 있나?

답: 과학자들은 세포계의 배양을 통해, 손상된 세포를 실험실 안에서 배양한 세포로 교체함으로써 현존하는 여러 질병을 치료할

수 있을 것이다.
예를 들어, 세포로부터 심장 조직을 실제로 생성해 손상을 입은 심장에 그 세포를 이식함으로써 심장의 기능을 회복시킬 수 있다

는 착상은 정말 마음을 설레이게 만든다. 줄기세포 연구는 정말 흥미진진한 연구 분야다.