체세포 복제 방식의 배아줄기세포를 만들어내 주목받았던 차병원그룹이 체세포 복제 성공률을 7.1%까지 끌어올려 주목받고 있다.

시험관 아기에 냉동난자를 사용했던 초기 임신 성공률이 5%이었던 것을 감안할 때 임상에 적용 가능한 단계라는 평가다.

30일 차병원그룹 줄기세포연구팀(이동률·정영기 교수)은 "체세포복제줄기세포 생성을 저해하는 난자에 후성학적 요인이 있음을 세계 최초로 밝혀내고 이를 극복하는 인자를 도입해서 체세포복제배아줄기세포주의 성공률을 획기적으로 증진시키는 데 성공했다"고 밝혔다.

이동률 교수는 "체세포복제배아줄기세포는 오직 우수한 질을 가진 난자에 의해서만 가능하다는 기술적인 제약을 해결했고, 체세포복제배아줄기세포를 이용한 세포치료제의 실용성을 획기적으로 높임으로써 환자 맞춤형 줄기세포 치료제 개발에 한걸음 더 다가섰다"고 의미를 부여했다.

체세포복제줄기세포란, 성인의 체세포를 난자와 결합해 모든 조직으로 분화가 가능한 초기 줄기세포를 만드는 것이다.

환자 자신의 줄기세포로 직접 치료제를 만들어 사용, 난치병 등 치료효과가 탁월할 것으로 기대됐지만 그동안 체세포복제줄기세포주의 확립이 어려웠고, 성공률 역시 1~2%정도로 낮아 환자 맞춤형 치료제 개발이 어려울 것으로 전망됐다.

이에 차병원 연구팀은 미국 하버드대 이장(Yi Zhang) 교수팀 요청으로 작년부터 체세포복제줄기세포의 생성을 저해하는 후성 유전학적 요인(epigenetic barrier)에 대한 연구를 진행해왔다.

연구팀은 체세포 복제과정에서 공여 핵의 리프로그래밍을 방해하는 인자를 발굴하기 위해 일반배아와 체세포복제배아를 이용한 유전자발현 분석을 시행했고, 그 결과 체세포복제배아에서 상당수 배아 발생 관련 유전자 발현이 억제됐음을 확인했다.

체세포복제배아의 많은 유전자 발현 억제가 특정 히스톤메틸효소(H3K9me3)의 활성이 높게 유지돼 일어나는 점을 밝혀낸 연구진은 체세포복제배아 발생률을 높이기 위해 히스톤메틸효소 기능을 감소시키는 디메틸효소의 mRNA를 체세포복제배아에 주입했다.

이 과정을 통해 성공적인 포배기배아가 발생, 줄기세포주 수립효율이 획기적으로 증진됐다.

"내년 세계 최초 체세포복제배아줄기세포 치료제 임상시험 추진"

실제 실험에서는 mRNA가 주입된 56개의 체세포복제란에서 15개(26.8%)의 포배기 배아가 생산됐으며, 최종적으로 4개(7.1%)의 정상적인 체세포복제배아줄기세포주를 수립했다. 지난해 연구결과보다 3배 이상 효율이 높아진 것이다.

차병원그룹 전병율 대외협력본부장은 "체세포복제줄기세포 성공률을 3배이상 높여, 환자맞춤형 줄기세포 치료제 개발이 본격화됐다는 점에서 큰 의미를 갖는다"고 밝혔다.

이동률 교수는 "이번 연구에서 확보된 체세포복제배아 줄기세포주는 실질적으로 망막질환을 가진 환자에게 공여된 체세포를 이용해 제작된 환자맞춤형 체세포복제배아줄기세포"라며 "현재 이것을 망막상피세포로 분화연구하고 있다"고 밝혔다.

이 교수는 "이미 배아줄기세포주에서 유래한 노인성 망막변성 치료제 기술이 확보된 만큼 체세포복제배아줄기세포주를 이용한 치료제를 만드는 데 큰 문제가 없을 것"이라며 "국내에서도 체세포복제줄기세포 임상연구가 가능해지기를 바란다"고 말했다.

세계 최초 환자맞춤형 체세포복제줄기세포 치료제를 개발하기 위한 첫 임상시험 가능성도 커졌다.

차병원그룹 차광렬 회장은 "차병원은 차바이오텍과 함께 이미 배아줄기세포주에서 유래한 노인성 망막변성 치료제에 대한 기술이 확보돼 있다"며 "이르면 내년 세계 최초 난치병 환자를 대상으로 하는 임상연구를 곧 시작할 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.

이번 연구논문은 세계 최고의 권위지인 셀스템셀(Cell stem Cell)에 게재됐다.

허지윤 기자 (jjyy@dailymedi.com) 기자의 다른기사보기