KISTI의 과학향기

#1. 2009년 12월 영국의 BBC는 줄기세포 치료를 받고 시력을 회복한 8명의 이야기를 방송했다. 화학약품이 잘못 들어가 한 쪽 눈의 각막이 손상된 턴불 씨가 대표 사례다. 영국 북동잉글랜드줄기세포연구소(NESCI)의 프렌시스코 피구에이레도 박사팀은 턴불 씨의 정상 눈에서 줄기세포를 추출해 배양했다. 이 줄기세포는 시력을 잃은 눈에 이식됐고 턴불 씨의 한 쪽 눈은 다시 세상을 볼 수 있게 됐다.

#2. 2010년 1월 건국대 수의대 김휘율 교수팀은 척수가 마비된 개를 사람의 탯줄혈액(제대혈) 줄기세포로 치료하는데 성공했다. 연구팀은 사람의 제대혈에서 뽑아낸 줄기세포를 대량으로 배양해 척수가 마비된 개의 손상된 척수 부위에 주사했다. 이렇게 치료를 받은 개는 80% 이상 운동 기능이 회복됐다. 물론 인위적으로 개의 척수를 손상시킨 뒤 실험한 사례라 사람의 척수손상과는 차이가 있지만 줄기세포로 인간의 척수치료를 치료할 가능성을 조금 높인 셈이다.

현재 전 세계적으로 성체줄기세포를 이용한 임상시험은 수백 건이 넘는다. 국내에도 뇌와 척수 손상, 심근경색, 신경계 질환을 앓는 환자를 대상으로 줄기세포 치료 임상시험이 수십 건씩 진행되고 있다. 상업 임상시험에 들어간 건도 11건에 이른다. 물론 아직 임상적 효과가 증명된 줄기세포는 거의 없고, 진행중인 임상시험이 모두 상업화로 간다는 보장도 없다. 하지만 최근 줄기세포에 관한 소식을 들으며 ‘꿈의 치료제’의 실현 가능성이 조금씩 보이는 느낌이다.


<인간의 신경 줄기세포의 모습. 사진제공 동아일보>
줄기세포(Stem Cell)는 죽지 않고 끝없이 반복해 분열하는 ‘불사조’다. 끊임없이 혈구와 피부가 만들어지고 상처 난 신체가 스스로 회복되는 것도 줄기세포 덕분이다. 만약 줄기세포가 ‘세포공장’으로서 제 구실을 하지 않는다면 생명체도 더 이상 살아갈 수 없을 것이다. 그런데 모든 장기가 이런 줄기세포를 갖고 있지는 않다. 뇌신경, 심장근육, 췌장, 척수 등은 한 번 파괴되면 더 이상 재생이 불가능하다. 교통사고로 척수를 손상당하면 평생 일어설 수 없고, 알츠하이머로 뇌가 손상되면 영영 기억을 잃어버리게 된다.

손상된 장기에 인위적으로 줄기세포를 넣어주는 것이 바로 ‘꿈의 치료법’이라 불리는 줄기세포 치료다. 그렇게 되면 뇌신경이나 췌장, 척수 등이 재생될 수 있어 총 210개에 달하는 우리 몸의 기관과 장기가 다시 만들어지고, 파킨슨병과 각종 암, 당뇨병, 척수 손상까지 치료할 수 있다. 이 때문에 생명과학계와 의료계에서 줄기세포에 열광한다.

이런 줄기세포는 크게 세 가지로 나눌 수 있다. 수정란이 처음으로 분열할 때 형성되는 ‘만능줄기세포(배아줄기세포)’와 성숙한 조직과 기관 속에 들어 있는 ‘성체줄기세포’, 다 자란 세포를 원시상태로 되돌린 ‘유도만능줄기세포’가 그것이다.

배아줄기세포는 1998년 11월 미국의 톰슨과 기어하트 연구팀이 사람의 배아줄기세포와 배아생식세포의 배양을 최초로 성공시키면서 시작된 연구다. 배아줄기세포는 비교적 추출하기 쉽고 시험관에서 오랫동안 미분화 상태로 유지된다는 장점이 있다.

2003년 12월 마리아생명공학연구소의 박세필 박사팀은 인간 배아줄기세포로 쥐의 파킨슨병 치료에 성공했고, 황우석 박사도 척수를 다친 개를 치료하는 데 성공했다. 배아줄기세포는 환자 본인의 체세포를 난자에 이식해 면역거부 문제가 전혀 없는 맞춤줄기세포를 만들 수 있다는 데 기대를 모은다. 그러나 여전히 ‘한 생명을 구하기 위해 생명이 될 가능성이 있는 배아를 파괴해야 한다’는 생명윤리 문제를 극복해야 하는 과제를 안고 있다.


<바이오벤처기업의 한 연구원이 현미경으로 지방줄기세포로 만든 지방세포를 관찰하고 있다. 최근 성체줄기세포로 만든 치료제가 활발하게 임상 시험을 거치고 있어 1~2년 안에 의약품으로 나올 것으로 보인다. 사진제공 알앤엘바이오>
반면 성체줄기세포 연구는 40년 이상 되는 비교적 긴 역사를 가지고 있다. 1961년 틸(Till)과 맥클로흐(Mculloch)는 골수를 만드는 줄기세포인 조혈모세포에 대해 연구했는데, 이것이 골수이식이라는 방법으로 발전해 전 세계적으로 백혈병 치료 등에 사용되고 있다. 이 성체줄기세포는 다양한 기관으로 분화가 가능하다는 사실이 밝혀지면서 새롭게 관심을 끌었다.

성체줄기세포의 종류 중 하나로 태반과 탯줄에서 얻을 수 있는 제대혈줄기세포 연구도 활발히 진행되고 있다. 제대혈줄기세포는 골수이식의 어려움을 극복하는 방법으로 1990년대부터 연구됐는데, 제대혈에서 조혈모 세포를 뽑아 배양하는 방식은 이미 치료에 활용되고 있다.

성체줄기세포는 윤리적 문제가 없고 세포의 채취가 용이하다. 또 30년 넘게 골수 및 제대혈을 이식한 풍부한 경험이 축적돼 연구 결과가 많다. 하지만 분화나 증식 능력이 떨어지는 단점이 있다.

최근에는 유도만능줄기세포가 미래 세포치료제로 주목받고 있다. 유도만능줄기세포는 배아줄기세포처럼 인체의 다양한 세포로 자랄 수 있으면서도, 기존 배아줄기세포와 달리 난자나 수정란을 파괴하지 않고도 얻을 수 있어 윤리 논란이 없다.

가톨릭대 오일환 교수팀의 연구결과에 따르면 줄기세포에는 크로마틴이 느슨한 상태로 있어 다양한 세포로 자랄 수 있는 능력을 갖추게 된다. 이를 이용해 다 자란 세포의 크로마틴을 풀어주는 과정을 거치면 유도만능줄기세포를 만들 수 있다는 것. 그래서 최근 줄기세포 연구자들은 유도만능줄기세포 연구에 집중하는 추세다.

아직 줄기세포를 실제 치료에 이용하기까지는 검증해야 할 단계가 많다. 최근의 보도가 극소수의 임상건을 갖고 의학적 가능성을 부풀려 발표된 측면도 없지 않다는 이야기다.

하지만 줄기세포 치료가 가진 가능성은 무궁무진하다. 세계 여러 곳에서 윤리적 논란 없이 줄기세포를 이용하려는 연구가 진행중이다. 최근의 보도와 부지런한 연구자들의 활동을 살피면서 줄기세포 치료제의 상용화가 곧 이뤄지지 않을까, 조심스럽게 짐작해본다.

글 : 과학향기 편집부
※ 위 글은 유상연 과학칼럼니스트가 2005년 1월 17일자 과학향기에 기고한 글에서 일부 내용을 발췌했습니다.