줄기세포 특집 3- 줄기세포는 어디에서 얻는가

 

1. 배아줄기세포

 

배아줄기세포는 착상 직전 배반포기배아나, 임신 8-12주 사이에서 유산된 태아에서 추출한다. 배반포기배아의 경우에는 우리나라에서 법적으로 허용되는데, 바로 냉동배아를 이용하는 것이다. 불임치료 시술을 할 경우 난자가 필요한데, 이 난자를 정자와 수정시킨 수정란을 3-5일간 인큐베이터에서 배양하는데, 일부는 여성의 자궁에 이식해 인간으로 성장할 수 있다. 자궁 이식은 성공하지 못할 수도 있기 때문에 여분의 배아를 냉동보관하게 되는데, 임신에 성공할 경우 남은 배아가 발생하는데 이를 냉동보존한다. 냉동보존된 배아를 폐기하게 될 경우, 여기에서 배아줄기세포를 얻을 수 있다. 8-12주의 유산된 태아에서도 얻을 수도 있는데, 이 경우에는 법적으로 허용된 유산일 경우에만 가능하다. 자궁외 임신 등 법적으로 유산이 허용되는 경우가 있다.

 

이식시 면역거부반응이 없는 배아줄기세포를 얻기 위해서는 난자핵치환술을 이용할 수도 있다. 난자에 체세포의 핵을 찔러 넣은 후 전기자극을 통해 마치 수정란이 된 것과 같은 효과를 주고, 여기에서 배아줄기세포를 얻는 것이다. 이 방법은 이론적으로는 신체 모든 부위의 세포(주로 체세포지만)가 배아줄기세포로 만들어질 수 있기 때문에 의학적으로 큰 기대를 모았다. 하지만 반드시 난자가 필요한 점에서 여러 가지 윤리적 문제가 제기되었다. 미국의 ATCC 라는 회사에서는 이런 문제를 피해가기 위해 소의 난자에 인간의 체세포핵을 찔러 넣어서 줄기세포를 얻는 것에 성공하였으나, 연구적인 의의 이외에는 이를 상용화하기에는 곤란하다.

 

2006년 일본의 신야 야마나카 연구진이 개발한 역분화 줄기세포는 이런 문제마저 해결하였는데, 성체의 체세포에 4가지의 유전자 (Oct3/4, Sox2, C-myc, Klf4)를 도입하면 배아줄기세포가 되는데, 분화를 마친 세포가 분화를 역행하여 다시 배아줄기세포가 된다고 하여 <역분화 줄기세포>라고 부른다. 이 세포는 난자핵치환술로 얻은 배아줄기세포처럼 신체 모든 부위의 세포가 줄기세포를 생산하는 재료가 될 수 있을 뿐만 아니라, 환자의 세포를 이용하여 면역거부반응이 없는, 즉, 이식이 가능한 배아줄기세포를 만들 수 있다. 동시에 난자를 사용할 필요가 없어서 윤리적 문제도 피해갈 수 있다.

 

하지만 4개의 유전자를 도입하는데, 유전자 치료의 대표적 방법이었던 바이러스를 활용한 것이 문제가 될 수 있다. 미국의 <젤시 겔싱어> 사건이나, 프랑스의 <어린이 국립병원 사건> 등 유전자 치료를 임상시도하다가 사고가 선례가 존재하기 때문이다. 현재는 DNA가 아닌 mRNA 형태로, 바이러스를 사용하지 않고도 도입하는 기술이 도입되어 이런 문제도 해결된 상태이다. 일본에서는 남아의 포경수술 후에 생기는 인체폐기물인 표피를 역분화줄기세포로 만들어서 뱅킹하여 세포은행을 구축해야 한다는 주장도 있다.

 

2. 성체 줄기세포

 

성체 줄기세포도 인체의 거의 모든 부분에 존재한다. 인체가 손상을 받을 경우 세포수준에서 이를 치료하려 하는 수요가 발생하기에 성체 줄기세포의 공급이 있는 것이다. 가령 치아의 내부에는 Dental stem cell이 존재하며, 골수에는 Mesenchymal stem cell 이 존재하고, 혈액에는 Haematopoietic stem cell 이 존재한다. 뇌와 척수는 중추신경계인데 이 중추신경계는 한번 손상되면 회복이 되지 않기 때문에, 뇌와 척수 안에는 줄기세포가 없다고 알려져 있었으나, 신경줄기세포인 Neural stem cell이 발견되어 뇌 안에도 줄기세포가 존재함이 밝혀졌다.

 

최근에는 인체폐기물에서도 줄기세포를 얻을 수 있다. 지방제거수술 후 폐기지방에서도 줄기세포를 얻고, 여성의 생리혈에서 줄기세포를 얻는 방법도 보고되어 있다. 비중격교정술이나 편도선 수술 후에 발생하는 폐기물에서도 줄기세포를 얻는 것이 가능하다.

 

이런 성체줄기세포들은 성체에서 비교적 많은 수를 간편하게 얻을 수 있는 데다가 분화의 제어조절이 용이하여 세포치료제로서의 개발이 상대적으로 빠르다. 배아줄기세포들은 한번에 얻을 수 있는 수가 적고, 분화능이 높아서 어떤 세포로든간에 분화가 가능하지만, 분화의 제어조절이 어려운 기술적 장벽이 존재한다.