논문 제1저자인 LA차병원 줄기세포연구소 정영기박사 [연합시민의소리]차병원그룹 이동률 교수팀(한국)과 정영기 교수팀(미국)팀은 미국 하버드대의 이장(Yi Zhang) 교수팀의 요청으로 작년부터 체세포복제줄기세포의 생성을 저해하는후성 유전학적 요인 (epigenetic barrier)에 대한 연구를 시작했다.
 

그동안 체세포복제줄기세포를 만드는 과정에서 잘되는 난자에서는 복제줄기세포가 쉽게 만들어졌지만 난자의 질에 따라 어떤 난자에서는 복제줄기세포를 만들 수 없었다.
 

이번 연구에서 체세포복제줄기세포의 생성을 저해하는 난자에 후성학적요인이 있음을 세계 최초로 밝혀내고 이를 극복하는 인자의 도입으로 체세포복제배아줄기세포주의 성공률을 획기적으로 증진 시키는데 성공했다.
 

이번 연구는 세계 최고의 권위지인 셀스템셀에 30일 게재됐다.
 

차병원과 하버드대 공동연구팀은 체세포복제과정에서 공여 핵의 리프로그래밍을 방해하는 인자를 발굴하기 위해 일반배아와 체세포복제배아를 이용한 유전자발현 분석 (RNAseq)을 시행하였고, 결과분석을 통해, 체세포복제배아에서 상당수의 배아발생관련 유전자의 발현이 억제되어 있음을 확인하였다.
 

체세포복제배아의 많은 유전자의 발현억제가 특정 히스톤메틸효소 (H3K9me3)의 활성이 높게 유지되어 일어나는 점을 밝혀냈다.
 

일반적으로 histone H3의 lysine잔기에 three methyl군을 부착시키는 H3K9me3는 유전자의 발현을 억제한다.
 

셀스템셀 캡쳐 연구진은 체세포복제배아의 발생률을 올리기 위해 히스톤메틸효소의 기능을 감소시키는 디메틸효소 (KDM4A)의 mRNA를 체세포복제배아에 주입하였고, 이 과정을 통해 체세포복제배아에서 리프로그래밍을 저해하는 히스톤메틸효소의 활성이 감소하고, 배아발생관련 유전자의 발현이 재개되어 성공적인 포배기배아로의 발생과 줄기세포주 수립효율이 획기적으로 증진됨을 확인하였다.
 

KDM4A mRNA가 주입된 56개의 체세포복제란으로부터 15개의 포배기배아를 생산했고 (26.8%), 4개의 정상적인 체세포복제배아줄기세포주를 수립하여 (7.1%) 2014년 연구결과에 비해 3배 이상의 효율증진을 얻었다.
 

공동연구팀은 과거 여러 연구팀에 의해 제기된 “체세포복제배아줄기세포주의 수립은 오직 우수한 질을 가진 난자에 의해서만 가능하다” 는기술적인 제약을 해결했고, 체세포복제배아줄기세포를 이용한 세포치료제의 실용성을 획기적으로 높임으로써 환자 맞춤형 줄기세포 치료제에 한걸음 다가섰다는 점에서 이번 연구 성과의 의미를 강조했다.
 

차병원연구팀은 “특히 이번 연구에서 확보된 체세포복제배아 줄기세포주는 실질적으로 망막질환을 가진 환자에게서 공여된 체세포를 이용하여 제작된 환자맞춤형 체세포복제배아 줄기세포”라며, 현재 이것을 망막상피세포로의 분화연구를 진행 중에 있다” 고 밝혔다.
 

실질적으로 차병원은 차바이오텍과 함께 이미 배아줄기세포주에서 유래한 노인성 망막변성 치료제에 대한 기술이 확보돼 있는 만큼 체세포복제배아줄기세포주를 이용한 치료제를 만드는 것에는 큰 문제가 없을 것으로 전망하고 있다.
 

따라서 이르면 올해 세계 최초 난치병 환자를 대상으로 하는 임상연구를 곧 시작할 수 있을 것으로 기대된다. 차병원그룹은 계열사인 차바이오텍과 현재 미국 Ocata Therapeutics, Inc(전 ACT사)와 함께 배아줄기세포 유래 망막상피세포를 이용한 노인성 망막변성과 희귀 난치병인 스타가르트 환자들에 대한 임상시험을 세계 최초로 진행 중에 있다.
 

이번 연구를 수행한 이동률 교수는 “국내에서는 난자 사용에 대한 윤리적인 부분을 문제 삼고 있지만 미국 등에서는 시험관 아기를 시술한 사람들 중 많은 사람들이 시술 후 난자를 연구용으로 기증하기도 한다” 며 “이번 연구에서는 한 사람이 기증한 난자만으로도 1개의 체세포복제를 만드는 것이 가능해졌다”며 “국내에서도 체세포복제줄기세포의 연구가 가능하기를 희망한다” 고 밝혔다.
 

차병원그룹의 줄기세포연구소의 이동률 교수 (공동교신저자)와 정영기 교수 (제1저자) 연구팀이 Harvard 대학 연구팀과 공동으로 수행한 이번 연구는, 미래창조과학부(장관 최양희)와 한국연구재단(이사장 정민근)의 바이오‧의료기술개발사업과성광의료재단의 줄기세포연구지원사업 등의지원으로 수행됐다.