다른 동물 줄기세포로 쥐 폐 분화 성공

■ 다른 동물 줄기세포로 쥐 폐 분화 성공

 

생쥐의 배아세포에 다른 동물의 줄기세포를 이식해서 생쥐에 이 동물의 세포로 이뤄진 폐가 생기게 하는 줄기세포 분화 기술을 미국 과학자들이 개발했다. 이렇게 생긴 생쥐의 폐는 완전히 정상 기능을 했고, 거부 반응도 없었다. 이는 같은 기술로 인간의 세포로 이뤄진 폐를 다른 동물에 생기게 하는 것도 불가능하지 않다는 것을 시사한다고 연구팀은 주장했다. 수요에 턱없이 부족한 인간의 이식용 장기를 대량 확보할 수 있는 가능성을 열었다는 점에서 일단 주목된다.

 

미국 컬럼비아대학 의대 논문의 공동 수석 저자인 웰링턴 카르도소 유전학과 교수는 "이식용으로 기증된 폐가 없어, 치료도 받지 못한 채 생명을 잃는 불치의 폐 질환 환자가 세계적으로 수백만 명에 달한다. 언제 순서가 올지 모르는 폐 기증을 기다리는 대신 인간의 폐를 동물에서 만들어 내는 전략이 가능하다는 것을 입증했다"고 말했다.

 

하지만, 이런 방식의 장기 생산에 대해서는 반대하는 사람도 적지 않아 윤리적, 도덕적 논란은 피하기 어려울 듯하다. 이번 연구의 돌파구는 발달 단계의 동물에 줄기세포를 이식해 보자는 발상에서 열렸다. 그러면 동물의 폐 발달 신호를 새로운 폐를 만드는 데 이용할 수 있다고 본 것이다.

 

첫 번째 난관은, 이식 줄기세포(donor stem cells)가 여러 다른 유형의 세포로 분화하는 능력을 유지하게 조직 배양 조건을 갖추는 것이었다. 이 문제를 해결한 연구팀은 생명공학 기술로 조작한 두 가지 유형의 생쥐 배아세포에 줄기세포를 이식했다. 생쥐 배아세포와 이식 줄기세포가 섞인 '키메라 배아(chimeric embryo)'를 만든 셈이다. 두 가지 유형 중 하나는 성숙한 폐 세포로 발달하는 줄기세포를 없앤 것이고, 다른 하나는 폐를 만들 만큼 충분히 세포를 생성하지 못하는 것이었다.

 

그 결과, 이식된 줄기세포는 배아에서 작용하는 성장 촉진 분자를 원래 세포 보다 더 많이 생성해서, 정상적으로 기능하는 폐로 분화했다. 이렇게 다른 동물의 줄기세포에서 분화한 폐를 갖고도 생쥐는 별문제 없이 성체로 자랐다. 여러 가지 기능을 테스트한 결과 '키메라'(chimeric embryo) 폐는 아무런 거부 반응 없이 정상적인 폐처럼 작동했다.

 

논문의 제1 저자인 모리 무네마사 박사는 "배아세포의 면역 체계가 켜지기 전에 줄기세포를 이식했다. 이것이 거부 반응이 생기지 않은 이유인지도 모른다"라고 설명했다. 카르도소 교수는 이어 "폐 발달 신호 중에 여러 개가 개구리부터 생쥐, 인간까지의 종들에 걸쳐 보존돼 있다. 동물을 이용해 인간의 폐를 만들어 낸다는 생각이 불가능한 것은 아니다"라고 강조했다.

 

한편, 이번 연구엔 스탠퍼드 대학의 나가우치 히로미츠 유전학 교수가 공동 수석저자로 참여했다. 스탠퍼드대학과 일본 도쿄대학에서 각각 자신의 연구팀을 운영하는 그는, 인간에게 이식할 수 있는 신체 기관을 동물에서 만들어내는 줄기세포 분화 연구의 세계적인 권위자로 꼽힌다. 미국 컬럼비아대학 의대 연구진은 이런 내용의 논문을 2019년 11월 07일 저널 '네이처 메디신(Nature Medicine)' 온라인판에 발표했다.