엑소좀(리프로좀)에 의한 고효율 신경전구세포 직접교차분화 유도
[대전=일요신문] 육심무 기자 = 가톨릭관동대 김순학 교수 연구팀이 초음파에 의해 유도된 엑소좀(exosome)을 이용해 피부세포를 줄기세포로 되돌리지 않고 직접 신경세포로 분화시키는 고효율 직접분화 기술을 세계 최초로 개발했다.
엑소좀이란 세포 간 정보교환을 위해 mRNA, 마이크로 RNA, 단백질 등을 세포 밖으로 분비하는 50~200㎚의 물질을 말한다.
환자의 체세포로부터 원하는 기능의 세포를 확립한 후 이를 이용해 환자에게 결핍된 장기의 기능을 대체하고자 하는 연구는 의학의 주요 관심 분야 중 하나다.
윤리적으로 해결해야 할 여러 문제를 안고 있는 배아줄기세포 외에 원하는 세포를 얻기 위한 방법으로는 크게 두 가지 부류가 있다.
체세포를 유도만능줄기세포(induced pluripotent cells, iPSC)로 전환한 후 원하는 세포로 재분화시키는 방법과 체세포를 다른 종류의 세포로 직접 전환시키는 직접교차분화법(direct conversion) 등이다.
기존 배아줄기세포는 윤리적 위험성으로 연구의 난항을 겪고 있고, 체세포를 다시 분화 전처럼 되돌려 줄기세포로 만드는 역분화 기술은 낮은 효율성과 암세포 발생 가능성 등의 기술적 한계가 있다.
차세대 줄기세포 기술로서 주목받는 직접분화 기술은 세포를 분화 전의 줄기세포로 전환시키지 않아 암세포가 될 확률이 낮다.
연구팀은 초음파로 엑소좀을 만들어 이용함으로써 짧은 기간에 대량으로 신경전구세포를 생산할 수 있도록 기술을 고도화했다.
엑소좀이 피부세포에 유입되면 5일 내에 70% 이상이 신경전구세포로 유도되는 것이 확인됐는데, 이 세포는 생체 내 이식 후 신경세포, 성상교세포, 희소돌기아교세포로 분화됐다.
초음파로 유도된 엑소좀에는 신경계 특이적인 다양한 리프로그래밍 mRNA, 단백질 등 유전정보가 들어 있다.
연구팀은 이 엑소좀이 세포에 유입되면 세포분화 관련 신호경로가 활성화되고, 이로 인해 염색체가 탈메틸화되면서 신경전구세포로 분화한다고 설명했다.
김순학 교수
김순학 교수는 “엑소좀에 의한 신경전구세포 유도기술은 암이 발생하지 않아 안전하고 단기간에 대량 생산할 수 있어 경제적”이라며 “치매, 파킨슨, 헌팅턴병 등 신경질환의 자가줄기세포 치료가 가능해지고 줄기세포 연구 및 재생의료산업 분야에서 국제적인 경쟁력을 확보할 것으로 기대된다”고 밝혔다.
이 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구자)의 지원으로 수행됐으며, 국제학술지 ACS 나노(ACS Nano) 2월 20일에 논문명 ‘Exosome-mediated ultra-effective direct conversion of human fibroblasts into neural progenitor-like cells’로 게재됐다.
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