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줄기세포란?
출처: http://100.naver.com/100.php?id=764998
근육·뼈·뇌·피부 등 신체의 어떤 기관으로도 전환할 수 있는 만능세포(pluripotent cell)로, 간·폐·심장 등 구체적 장기(臟器)를 형성하기 이전에 분화를 멈춘 배아 단계의 세포를 말한다. 간(幹)세포라고도 하는데, 크게 다음과 같은 4가지로 분류된다.
① 후생동물의 조직 분화 과정에서 1개 또는 소수의 세포가 분화한 조직세포의 형질을 아직 전혀 갖추지 못했지만, 그 증식으로 생긴 계열세포(系列細胞)가 모두 특정한 조직세포로만 분화하는 경우, 이 증식성인 미분화된 최초의 세포를 그 조직세포의 줄기세포라고 한다. 다층(多層) 표피의 기저층 세포가 그 한 예이다.
② 후생동물의 발생 도상에서 장차 시원생식세포(始原生殖細胞)를 형성하는 세포계열 또는 그에 속하는 세포를 말한다. 분열로 하나의 체세포와 하나의 줄기세포 또는 시원생식세포를 생성한다. 말회충이나 물벼룩의 일종인 검물벼룩에서는 2세포기에 이미 줄기세포가 구별된다. 전자의 경우 줄기세포는 체세포 계열에서 볼 수 있는 염색질 감소를 일으키지 않으며, 세포분열 때에 완전한 염색질을 핵 내에 지님으로써 구별된다.
③ 조혈기관·장상피조직 등의 세포재생계에서, 세포 생산의 기초가 되는 세포를 말한다. 특히 혈구 형성 과정에 대하여 상세히 연구되었는데, O.네겔리는 주로 백혈병에 나타나는 세포를 골수아구보다 한층 더 미분화한 세포라 하여 백아세포·혈액아세포 또는 줄기세포라고 하였다. 형태학적으로 다른 세포와 구별되지는 않지만, 이의 증식에 의해서 생긴 세포가 후에 적혈구계·백혈구계·혈소판계 등으로 분화한다. 쥐의 성체에서는 주로 골수에 위치하지만, 발생단계나 종류에 따라 그 분포가 다르다. ④ 면역세포계에서는 세망세포(細網細胞)를 가리킨다.
그러나 인간의 경우 줄기세포는 다음의 3가지로 분류되는데, 첫째 수정란이 처음으로 분열할 때 형성되는 만능 줄기세포, 둘째 이 만능 줄기세포들이 계속 분열해 만들어지는 배아(胚芽) 줄기세포, 셋째 성숙한 조직과 기관 속에 들어 있는 다기능 줄기세포 등이 그것이다.
만능 줄기세포는 수정란이 2개로 분열되었을 때 갈라져 각각 신생아가 되는 일란성쌍생아와 마찬가지로 세포 하나하나가 한 명의 태아가 될 수도 있기 때문에 연구용으로 사용할 경우 아주 심각한 윤리논쟁을 일으킬 수 있다. 또 다기능 줄기세포는 성체(成體) 줄기세포로도 부르는데, 분열이 상당히 진행되어 노화 단계에 들어선 세포이기 때문에 다양한 세포계로 배양시키는 데는 한계가 있다.
따라서 과학자들은 배아 줄기세포가 질병 치료에 가장 유용하다고 보고, 이를 이용해 당뇨병·심장병·알츠하이머병·암·파킨슨병 등 각종 난치병을 치료하기 위한 연구를 해왔다. 즉 배아 줄기세포를 신체의 각종 장기나 조직으로 분화시키는 인체 신호체계를 밝혀낼 수 있다면, 질병이 발생한 조직과 기관을 재생 또는 대체할 수 있는 새로운 세포도 만들어낼 수 있다는 것이다.
그러나 문제는, 배아 줄기세포는 배아에서 채취한 것이기 때문에 이를 추출하기 위해서는 어쩔 수 없이 하나의 생명이 될 배아를 파괴해야만 하고, 또 이런 점 때문에 입수하기가 아주 어렵다는 점이다. 특히 정자와 난자가 수정되는 순간을 생명체의 시작으로 보는 종교계나 생명윤리 단체들이 이러한 연구에 강력하게 반발하는 등 과학자들과 대립하고 있는 실정이다.
그러다 2001년 8월 초, 미국에서 반대측의 반발을 줄이는 차원에서 이미 배아를 파괴해 추출 배양해 놓은 60여 가지의 배아 줄기세포주(細胞株) 연구에 한해 연방기금을 지원하기로 하고, 더 이상의 배아 줄기세포주에 대한 연구는 지원하지 않기로 함으로써 소극적이기는 하지만, 일단 줄기세포 연구를 허용하였다.
곧이어 미국의 생명공학회사인 어드밴스트 셀 테크놀로지(ACT)사에서 인간배아복제가 성공하면서 다시 논쟁이 일기 시작하였는데, 한국에서도 이미 마리아병원 박세필 박사팀이 실험관에서 줄기세포를 이용해 심장세포를 배양하는 데 성공하였고, 전 세계적으로도 뇌신경세포·췌장세포·조혈세포·근육세포 등 5~6종의 줄기세포가 이미 만들어진 상태다.
◆ 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.
홍혜걸 의학전문기자.의사 esther@joongang.co.kr 사진=김상선 기자 sskim@joongang.co.kr
[사람 줄기세포 배양 성공 Q & A]
[중앙일보 2004-02-12 21:15]
출처: http://news.naver.com/news/read.php?mode=LOD&office_id=025&article_id=0000497138
[중앙일보 홍혜걸 의학전문기자.의사] 이번 연구 결과로 줄기세포 치료가 차세대 의학의 주역으로 떠오를 전망이다. 어떤 질환에 어떻게 도움이 되는지 독자들의 궁금증을 일문일답 형태로 정리했다.
줄기세포 연구의 허와 실
출처: http://www.hani.co.kr/section-005100031/2004/12/005100031200412130635022.html
올 한해 국내 의학계에서는 줄기세포(Stem Cell)를 이용한 기초연구와 임상성과가 잇따라 발표되면서 질병으로 고통을 받고 있는 환자들 뿐만 아니라 일반 국민의 큰 관심을 불러일으켰다.
특히 올해 2월 서울대 황우석ㆍ문신용 교수팀이 미국의 저명 과학저널 `사이언스'에 사람의 체세포와 난자만으로 `배아 줄기세포'를 만들어 신경세포로 분화시키는 데 성공했다는 내용을 발표한 이후 한국은 줄기세포 연구 분야에서 선진국과 어깨를 나란히 하며 세계 각국의 주목을 받고 있다.
황 교수의 경우 이번 연구성과를 낸 뒤 국내는 물론 세계적 `스타 과학자'로 부상, 각종 국제학회에 초청받아 기조연설을 도맡아 했으며 지난 6월과 10월에는 유엔에서 두 차례나 줄기세포 연구와 관련한 자신의 입장을 밝히기도 했다.
그러나 이 같은 긍정적 측면에도 불구하고 일부 의학자들 사이에서는 줄기세포 연구성과가 너무 부풀려져 있다거나 심지어는 성체줄기세포의 경우 극소수에 불과한 임상건수를 검증 없이 그대로 발표함으로써 환자를 대상으로 `혹세무민'하고 있다는 극단적 비판이 터져 나오고 있는 실정이다.
올 한해 배아줄기세포와 성체줄기세포 각 분야에서 발표된 국내 연구성과와 임상결과 등을 짚어보고 문제점은 없는지 살펴본다.
◆ 배아줄기세포 = 우선 배아줄기세포 분야 연구성과를 보면 단연 황 교수팀의 연구가 눈에 띈다.
황 교수팀의 연구결과가 현재까지 주목을 받는 것은 그동안 동물의 난자와 사람의 체세포를 섞은 방법으로 배아를 복제해 배아줄기세포를 만든 적은 여러 차례 있었지만 사람의 난자에 본인의 체세포를 넣어 배아줄기세포를 만들지는 못했기 때문이다.
이종간 핵이식에 의한 배아줄기세포의 경우 체세포를 제공한 사람의 유전자가 들어가 있기는 하지만 동물의 미토콘드리 유전자가 제거되지 않아 바이러스 전염 등의 문제가 있었다.
결국 황 교수팀의 연구로 배아줄기세포가 임상에 적용키 어려웠던 한계를 극복한 셈이다.
이와 함께 황 교수팀은 국내 연구팀 가운데 드물게 자신의 연구성과에 대해 저명 과학저널을 통해 전문가들로부터 검증받는 작업을 거친 점도 좋은 선례를 남겼다는 평가를 받고 있다.
이에 뒤질세라 마리아생명공학연구소의 박세필 박사팀은 같은 달 폐기될 냉동배아로 인간 배아줄기세포를 만드는 획기적 기술을 개발했다고 밝혔다.
박 박사팀이 만든 배아줄기세포는 불임 시술 후 5년 이상 냉동 보관돼 폐기처분 예정인 `배반포기배아'를 이용한 것으로 줄기세포 확립 성공률을 종전보다 높였을 뿐만 아니라 사람의 신선 난자나 동물의 난자를 사용할 때 유발됐던 윤리적 문제도 상당히 완화시킨 것으로 평가받았다.
이후 박 박사팀은 서울대의대 왕규창 교수팀과 공동으로 사람의 배아줄기세포를 이용해 닭의 척수 결손증상을 치료하는 실험에도 성공했다고 발표했다.
◆ 성체줄기세포 = 배아줄기세포가 의학적 활용도는 크지만 사람으로 성장할 수 있는 배아를 파괴해야 한다는 윤리적 논란과 아직 임상에 적용하기에 너무 이르다는 지적이 있는 반면 제대혈(탯줄혈액) 줄기세포, 골수줄기세포 등의 성체줄기세포는 이미 국내 여러 의료기관에서 임상시험이 실시돼 부분적인 성과를 나타내고 있다.
서울대병원 김효수ㆍ이명묵 교수팀은 지난 3월 기존 방법으로는 치료가 어려운 중증 심근경색증 환자 27명에게 `백혈구 증식인자(G-CSF)'를 주사한 뒤 말초혈액에서 줄기세포를 채집, 이 줄기세포를 환자의 경색 심근 부위에 투여한 결과 상태가 호전됐다는 내용의 임상결과를 저명 의학저널인 `랜싯(Lancet)'에 발표해 국제적인 관심을 모았다.
11월에는 서울탯줄은행 한 훈 박사팀과 조선대 산부인과 송창훈 교수팀, 서울대수의대 강경선 교수팀이 30대 척수마비 환자에게 제대혈줄기세포를 주입, 일부 신경이 재생되는 효과를 얻었다는 내용의 임상결과를 공개 발표했다.
또 같은 달 인하대의대 윤승환 교수팀도 지난해 6월부터 6명의 척수손상 환자들에게 환자 자신의 골수에서 채취한 줄기세포를 이식하고 줄기세포 성장인자를 주입하는 치료를 함께 한 결과 5명의 환자에게서 신경 재생 등의 효과가 관찰됐다고 밝혔다.
최근에는 가톨릭대의대 나형균ㆍ이종욱 교수팀이 지난 2월부터 중증 뇌경색 환자 5명에게 뇌혈관 우회로 시술과 함께 자가 줄기세포 이식법을 적용한 결과 환자 3명에게서 언어장애와 마비 등의 증상이 상당히 호전되는 효과를 얻었다고 발표하기도 했다.
◆ 줄기세포 연구 문제 없나 = 그러나 올해 봇물처럼 터져나온 각종 줄기세포 연구성과에도 불구하고 줄기세포가 실제 환자 치료에 상용화되기 위해서는 상당 기간 연구가 더 필요하다는 게 많은 전문가들의 지적이다.
미국 국립보건원의 헤럴드 바머스 박사는 "제대혈을 포함한 줄기세포의 난치성질환 치료가 현실화 되려면 최소 10년은 걸릴 것"이라고 예상하기도 했다.
특히 배아줄기세포의 경우 아직 임상에 적용되지 않아 그나마 효과에 대한 논란이 덜하지만 성체줄기세포는 이미 다양한 분야에서 임상에 적용되고 있어 그 성과를 두고 전문가들 간에 논란이 끊이지 않고 있다.
실제로 모 연구팀의 경우 최근에 줄기세포 연구성과를 발표했지만 환자가 1명에 불과한 데다 전문가들로부터 공개적으로 검증받는 작업을 거치지 않아 다른 의료진들로부터 공감대를 얻지 못했다.
서울아산병원 정형외과 이춘성 교수는 "줄기세포를 여러 분야에서 응용하고 있지만 실제 임상성과가 줄기세포 때문인지에 대해서는 누구도 확인하지 못했다"면서 "줄기세포를 주입하지 않고 기존의 의술로만 치료한 환자 중에도 치료효과가 드라마틱한 경우가 많다"고 말했다.
성체줄기세포 국가연구과제를 맡고 있는 연세대의대 박국인 교수는 "외국에서는 줄기세포 치료에 실패했다는 보고가 종종 나오고 있는 데도 국내에서는 마치 줄기세포로 모든 질병을 치료할 수 있는 것처럼 부풀려지고 있다"고 지적했다.
그는 "대조군 실험도 없고 체내에 주입된 줄기세포의 메커니즘도 규명되지 않은 연구성과는 신뢰하기 힘들다"면서 "연구성과를 발표하려면 먼저 어느 정도 권위를 갖춘 저널에 논문을 통해 발표해야 한다"고 말했다.
가톨릭의대 오일환 교수도 "성체줄기세포가 각종 질환에 효과를 나타낼 수 있는개연성은 충분히 있다"면서 "하지만 환자에 대한 줄기세포 치료효과를 확인하기 위해서는 좀더 시간을 두고 지켜본 뒤 논문을 통해 다른 과학자들로부터 검증받는작업이 필요하다"고 지적했다.
한양대 자연과학대 김철근 교수는 "줄기세포 임상시험의 결과를 인정받으려면 우선 동물모델 실험과 임상위원회의 심의를 통과하는 등 제대로 된 코스를 밟아야한다"면서 "무분별한 연구성과 발표는 제대로 된 한국의 연구성과마저 위축시킬 수있다"고 말했다.
줄기세포를 포함한 세포치료제 시장 규모는 오는 2010년까지 전 세계적으로 약300억달러에 달할 것으로 예상되고 있다.
이 때문에 우리나라도 다양한 국가연구사업을 통해 배아와 성체 줄기세포 연구에 매달리고 있다.
하지만 만약 환자를 유치하기 위해 `일단 발표하고 보자'는 식의 성과발표가 있었다면 겸허히 반성하고 이제부터라도 제대로 된 과정을 거쳐야 할 것이다.
다양한 연구성과의 발표도 좋지만 이제는 연구의 질을 높여야 할 때다.
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