연구성과 & News




 

GIST, 포유류 조직재생법의 새로운 원리 발견

- 다런 윌리엄스 교수팀, 저분자 화합물 처리만으로 재생력 부여 가능

- 화학생물학 분야의 권위지 ACS Chemical Biology誌 온라인판 2월 게재

   

- 이번 연구 결과는 화학생물학 분야의 최고 권위 학술지인 ACS Chemical Biology誌에 온라인판에 게재되었으며, 국내 특허 출원을 완료하였고 국제 특허 출원을 준비 중이다.

Darren R. Williams 교수 (교신저자)와 정다운 연구교수, 석사과정 김웅희 (공동 제1저자, 생명과학부) 등이 저자 및 발명자로서 참여하였다.

 윌리암스 교수 김웅희 석사과정생정다운 연구교수
 <월리암스 교수>    <김웅희 석사과정생>   <정다운 연구교수>

도롱뇽은 꼬리나 다리가 잘려 나가도 다시 자라나지만 인간을 비롯한 포유류는 그런 행운을 갖고 태어난 것은 아니다. Williams 교수 연구팀은 저분자 화합물들만을 처리하여, 근육조직으로부터 골격, 지방, 근육, 그리고 신경 세포 등으로 전환할 수 있는 분화만능성 (pluripotency) 줄기세포를 유도하는 데 성공하였다.

 - 손상된 골격근조직이 탈분화(dedifferentiation) 되어 줄기세포로 변환되는 과정은 도룡뇽과 같은 양서류의 사지 재생에 있어 중요한 단계들이다. 하지만, 포유류의 경우는 골격근에 상처를 입으면 이러한 과정이 나타나지 않으며, 재생은 매우 제한적이다. Williams 교수는 포유류 근조직에 저분자 화합물들을 단계적으로 처리함으로써 마우스 근섬유를 탈분화시켜, 다양한 종류의 세포로의 분화 가능성을 지닌 줄기세포로 만드는 것이 가능함을 증명하였다.

- 이 연구에서 보여준 분화만능성 줄기세포 제작과정을 단계적으로 설명하면 다음과 같다. 골격근을 이루는 근섬유는 다수의 핵으로 이루어져 있어, 한 개의 핵으로 이루어진 세포 (단핵세포)들로 쪼개져야만 탈분화가 가능하다. 따라서, 마이오세베린이라는 약물을 근육조직에 처리하여 단핵 세포들을 획득하였다. 다음으로 이 단핵 세포들의 증식을 유도하기 위하여 사이클린-의존성 키나아제 억제자 p21의 발현을 억제하는 화합물인 BIO를 처리하였다. 분화만능성 세포를 유도하기 위한 마지막 단계로서, 증식능이 생긴 단핵세포에 리버신을 처리하였다. 이 세포로부터 신경세포, 지방세포 및 조골세포로의 재분화가 가능함을 확인하였다. 마이오세베린, BIO, 리버신 등의 약물들은 모두 분자량 500이하의 저분자 화합물이다.

 

Williams 교수는 “고안한 저분자 화합물 칵테일은 통상적으로 역분화 줄기세포 유도를 위해 사용되고 있는 바이러스를 이용한 유전자 도입 과정과는 달리 안전성과 효율성 면에서 그 우수성이 탁월하다. 또한 부상에 의한 상흔 형성을 저해할 수 있는 약물로서의 개발이 용이하다는 큰 장점이 있다”고 말했다.

한편, 미국의 저명 과학 매거진인 C&EN (Chemistry & Engineering News)은 Williams교수와의 인터뷰 기사를 실었으며, 이 기사를 통해 재생의학의 세계적 권위자인 제레미 브룩스 (Jeremy Brockes, 런던대학) 박사는 이 연구가 새로운 ‘milestone'을 수립했다고 언급하였다. 제레미 브룩스 박사는 마이오세베린이라는 화합물이 발견된 지는 십여 년 전이지만 줄기세포 생성에 응용한 것은 Williams 교수가 처음이라는 점을 높이 평가하였다.

 

Williams 교수의 조직 재생에 관한 연구는 작년 (2011년, ACS Chem. Biol. PubMed: PMID: 21322636)에 이어 두 번째 학계의 주목을 받은 것이다. 작년의 연구 결과는 ACS Chemical Biology 특집호를 통해 네이처, 사이언스에 실렸던 논문들과 나란히 2011년의 화학생물학 최고의 논문 (재생 의학 분야)으로 선정되는 영광을 안았다. 국내 연구진 단독으로 수행한 연구로서 재생 의학 및 줄기세포 연구 분야에서 한국 연구진의 위상을 드높인 성과였다. 이번에는 그 후속 연구로서, p21 발현을 저해하기 위해 siRNA를 사용했던 과정을 개선하여, 단순히 저분자 단일 화합물만을 단계적으로 처리하는 더욱 효율적인 방법을 고안해 낸 것이다.

 

광주과학기술원(총장 선우중호, 이하 GIST)의 Darren R. Williams교수(생명과학부 조교수?42세)연구팀은 포유류의 조직 재생의 길을 열 수 있는 희망적인 연구 결과를 발표하였다.

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