안녕하세요?


과거에 약간 들은 적이 있기는 했는데 한동안 잊어 먹었다가, Newton 2017년 10월호에 있던 '근육이 아닌 세포를 근육세포로 바꾸어 심장을 치료!'라는 기사를 읽어 보니, 과거에 들은 적이 있었단 '리프로그래밍(reprogramming)'이라는 것이 생각이 났기에 이번 포스팅에서는 이에 대해서 소개를 하고자 합니다.



과거에 제가 보았던 때-그러니까 논문을 통해서 들은 적이 있었을 때는 '유전자'라고 해야 할까요? 유전자를 집어넣는 벡터(vector)를 일반적인 체세포에 넣어서 '줄기세포'로 만드는 것이었습니다. 다시 말하면, 이미 '분화'가 끝나서 더 이상은 새로운 인체의 다른 조직이 될 수 없는 세포를 '유전자 조작'을 해서 다시 '줄기세포'로 만드는 것이었습니다. 이때는 '줄기세포'를 만드는 것을 목표로 해서 연구를 하고 있던 시기였고, 거의 10년도 전이었습니다.




그런데 2017년 Newton 10월호의 기사를 읽어보니, 이제는 굳이 '줄기세포'까지 가지 않고서, 세포를 '리프로그래밍'을 어떻게 하는 지를 보여주고 있었습니다. 우선 '섬유화(Fibrosis)'라고 해서, 어떠한 이유로 장기의 일부가 굳어져 버려서 제 역할을 하지 않는 현상이 있습니다. 기사에서는 이 섬유화중에서 '심장의 섬유화'에 대한 것을 먼저 이야기를 하고 있습니다.



우선 '심장의 섬유화'가 진행이 되면, 당연히 심장의 기능을 방해받고, 환자는 죽음에 이르게 됩니다. 기존의 '배아 줄기세포'나 '유도만능 줄기세포(iPS)'를 이식하는 방법을 쓸 수도 있지만, 기사에서 소개된 '리프로그래밍'이라는 방법은 이런 줄기세포를 거치지도 않고서, 아래의 그림과 같은 방법을 사용합니다.



먼저 아데노 바이러스라고 DNA바이러스에 유전자인 DNA를 집어넣는다고 해야 할까요? 일단 '섬유화'된 심장세포에 필요한 '유전자'를 집어넣을 수 있는 바이러스를 제작합니다. 그 다음에는 이 유전자들이 '섬유화된 심장 세포'안에서 발현을 해서, 쓸모가 전혀 없는 섬유화된 세포를 '심장 근육 세포'인 심근세포가 되도록 유전자를 조작하는 것입니다.




기사에 의하면 이러한 방식의 치료가 흉부를 절개할 피요도 없이, 기존의 '카테터'를 이용해서 시술을 할 수가 있으며, 세포를 이식하는 것도 아니라서 '면역 거부반응'도 없다고 하는 것입니다. 다만, 이 '세포 리프로그래밍'에 들어가는 유전자를 맞추는 것이 쉽지가 않으며, 목표한 지점 외에 다른 곳에 들어갈 위험성은 여전하다는 생각이 듭니다.

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지난달에는 iPS(유도만능 줄기세포)에 대한 포스팅이 조금은 올라 왔었는데, 10월달이 되면서 Newton의 기사에서는 '배아 줄기세포'를 가지고서 인체의 장기나 조직을 만드는 연구에 관한 내용이 올라 왔습니다. 이에 대한 내용을 포스팅 하기에 앞서서, 먼저 '배아 줄기세포'라는 것에 대해서 설명을 하여야 겠습니다.



위 그림을 보시면 알 수 있듯이 사람의 '난자'와 '정자'가 만나서 수정된 '수정란'이 나오며, 이 수정란이 자궁에 착상하면 바로 태아가 되고, 나중에 아기가 되어서 나오게 됩니다. 그런데 배아 줄기세포란 위 그림에서 붉은색 박스 안에 들어가 있는 곳에 나와있는 이 단계의 '수정란'으로, 자궁에 착상만 되면 사람이 되는 단계의 수정란을 해체해서, 내부에 있는 세포들을 꺼내서 사용하는 것입니다.




당연 사람이 될 수 있는 '수정란'을 사용하기 때문에, 인체의 그 어떤 조직으러도 분화가 가능하면서, 지금까지 수십건의 세포이식 사례가 있다고 합니다. Newton 10월호 기사에 따르면, 일본에서는 2017년 안에 최초의 '의료용 배아 줄기세포'를 완성시키기 위해서 연구가 진행 중에 있다고 합니다. 개인적으로는 이 대목에서 '황우석 교수 사태'가 얼마나 한국의 생명과학 연구에 악영향을 주었는지 알만 합니다.



다시 본론으로 돌아와서, 가시의 내용만 봐서는 일본이 이미 게임을 다 잡은 것처럼 보이지만, 게임을 다 잡기는 커녕 인류 전체가 해야만 하는 일이 아직도 많다고 해야 겠습니다. 왜냐하면, 일본 연구팀이 하는 일은 '배아 줄기세포'등을 확립한다는 것이지, 이를 어떻게 인체의 각 조직으로 분화시킬 것인가는 '또 다른 문제'입니다.



위 그림처럼 의료용 배아 줄기세포를 그냥 넣기만 해도 알아서 주변의 조직으로 분화하면 좋겠지만, 실패할 경우 그냥 암 세포가 되어 버릴 가능성이 존재 한다는 것이 문제라면 문제입니다.


링크 : 유도만능 줄기세포(iPS)는 암세포와 밀접한 관계가 있다고 합니다.


위 링크에서도 알 수 있듯이, 유도만능 줄기세포(iPS)나 배아 줄기세포나 제대로 된 분화가 일어나지 않으면 '암세포'가 되어 버리는 현상이 벌어지게 되기에, 일본이 이런 줄기세포를 가지고 하는 연구를 100% 끝냈다고 말 하기는 아직 이른 것으로 보입니다. 아니 다른 말로 하자면 이제부터 시작이라고 해야 할까요?




비록 문제가 많고, 또 환자에게 면역 거부반응을 일으킬 확율도 더 높은 것이 이 '배아 줄기세포'이지만, 그래도 지금까지 이 줄기세포를 가지고서 '인체'로 분화된다는 것을 알아낸 것만 해도 대단하다는 생각이 들었습니다. 다만 역시나 '윤리적 문제'와 더불어서, 이 수정란을 구하는 단계부터가 만만치 않을 것이라는 생각이 듭니다.

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  1. 공수래공수거 2017.10.09 09:51 신고

    대국민 사기를 친 황우석 아직도 생생합니다.
    연휴가 이제 막바지네요^^

안녕하세요?


여기서도 2번인가 포스팅 주제로 다루어 본적이 있는 iPS(유도만능 줄기세포)에 대해서, 새롭고 흥미로운 내용이 Newton 2017년 9월호에 나와있어서, 이번 포스팅에서 의료용으로 어떻게 iPS를 만들어 내며 이게 iPS가 나왔다고 끝이 아니라, 얘네가 여러가지 인체를 구성하는 체세포만 골라 내는 기술에 대해서 다루고자 합니다.



먼저 2007년 시점에서 처음 iPS를 만들 때 사용한 방법에 대해 일부분을 묘사한 그림입니다. 위 그림에서는 '바이러스'를 묘사했는데, 실제로 동물세포의 유전자를 조작하기 위해서 '레트로 바이러스'라고 RNA가 유전자 정보로 있으며, 숙주가 되는 동물세포의 DNA에 바이러스의 RNA를 끼워넣는 기능이 있습니다.




문제는 이 바이러스 속의 유전자 정보가 체세포.... 그러니까 iPS의 DNA속에 들어갈 경우 잘못하면 '암세포'로 변할 위험성이 있다는 것입니다. 이 때문에 Newton에 소개되어 있기로는 아래의 그림과 같이 '레트로 바이러스'가 아니라 '플라스미드'라는 것을 사용한다고 언급이 되어 있습니다.



우선 '플라스미드'에 대해서 언급을 하자면, 세균의 세포내에 복제되어 독자적으로 증식할 수 있는 '염색체 이외의 DNA분자'를 총칭하는 말인데, 얘네는 앞서 소개된 레트로 바이러스와는 다르게 iPS의 DNA속으로 유전자 정보를 집어넣지 않고, iPS가 세포분열을 거듭하는 가운데 사라진다는 특징이 있습니다. 이쯤에서 왜 iPS를 유도하는데 쓰이는 유전자가 iPS의 염색체 속에 들어가면 안되는지 궁금 하시리라 생각이 됩니다.


링크 : 유도만능 줄기세포(iPS)는 암세포와 밀접한 관계가 있다고 합니다.


위 링크에서 보시는 바와 같이 iPS를 유도하는 유전자 중에 일부는 ''과 관련이 있는 유전자이기 때문에 반드시 중간에 제거되어야 할 필요성이 있습니다. Newton의 기사에서는 자세하게 언급은 되어 있지 않았지만, 위 그림처럼 '단핵구(Monocyte)'에 '플라스미드'를 넣기 위해 물리적으로 '전기충격'을 주거나, 화학적으로 '일시적인 구멍'을 뚫는 방법을 쓸 것으로 생각이 됩니다.



추가로 iPS를 배양이라고 해야 할까요? 키우는 방식에서도 기존 2007년 방식은 문제가 있는게, 우선 위 그림에서 표시된 '피더세포'가 사실은 '생쥐의 태아'레서 추출한 세포라는 것이 문제입니다. 같은 사람의 세포라도 이식될 경우 면역거부 반응이 우려되는데, 다른 동물에서 유래된 세포가 들어오면 말할 것도 없습니다.




거기다가 일반적으로 세포를 배양하는데 쓰이는 배양액에는 소혈청이 들어가 있어서, 2007년도 방식은 이런 면에서 의료용으로는 극히 부적절 합니다. 그래서 위 그림에서 묘사된 것과 같이, 합성된 단백질 분자를 바닥에 깔아놓고, 배양액에는 동물에서 유래된 성분을 최대한 배제한 것을 사용한다고 합니다. 그럼 이렇게 암이 되는 위험만 줄인다고 해서 끝이냐 하면, 그것도 아닌게 iPS가 분화하면서 온갖 종류의 세포가 되는데, 여기서 필요로 하는 종류의 세포만 추출해야 하는 일이 남아 있습니다.



우선 기사에 소개된 '원하는 세포만 모으는 기술'을 설명하기 위해서는 '마이크로 RNA(microRNA)'에 관해서 설명을 간단하게 하고자 합니다. miRNA의 주요기능은 일반적으로 '단백질'로 '번역(translation)'이 되기위해 필요한 mRNA의 기능을 차단하는 것입니다. 즉 miRNA가 mRNA의 기능을 차단하기 때문에, 이를 통해서 '유전자 발현'을 조절한다는 특징이 있습니다.


이 이야기가 왜 중요하냐 하면, 체세포의 종류-신경세포, 심근육세포, 뼈 세포 등에서 발현되는 miRNA가 다르기 때문입니다. 그래서 아래의 그림과 같이 설계된 RNA-아마도 세포 안에서 단백질로 번역(translation)이 되도록 설계가 되었는 mRNA로 보이는데, 아래의 그림과 같은 과정을 거친다고 합니다.



우선 원하는 세포에서만 '발현되는' miRNA를 알고 있다면, 위 그림에서 묘사되는 것처럼 '인공mRNA'를 합성해서 iPS가 분화한 세포들 안에 집어 넣도록 합니다. 여기서 원하지 않는 세포라면, 당연히 위 그림에서 나온 '인공mRNA'의 붉은색 부분에 결합할 miRNA도 없기 때문에 그대로 형광 단백질이 나와서 '원하지 않는 세포'라는 표식을 나타냅니다.




당연 여기서 '형광'이 나오는 세포를 모두 제거하면 남은 세포는 원하던 세포만 남게 되므로, 이와 같은 방법을 통해서 원하는 세포-예를 들면 시신경 세포만 골라내서 사용하고자 하는 경우, 이러한 방법을 통해서 iPS에서 분화되어 나온 다른 세포들, 예를 들면 근육세포나 혈액세포등을 제거할 수 있다고 합니다.


개인적으로는 이 인공mRNA를 세포 안으로 넣는 과정에서 세포가 손상이 되지 않을까 하는 우려가 있기도 합니다. 또 다른 방법으로는 '항체'를 이용해서 원하는 세포를 가려내는 것도 방법이 될 수 있을 것이라고 생각을 합니다만, 이러한 방법을 왜 사용하지 않는지는 잘 모르겠습니다. 

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이 블로그에서도 예전에 한번 iPS(유도 만능 줄기세포)라는 것에 대해서 포스팅을 했는 적이 있었습니다. 그때는 iPS에 대해서 정말 간단하게 설명을 하고나서, 암과의 상관관계에 대한 내용을 포스팅 하였습니다.


링크 : 유도만능 줄기세포(iPS)는 암세포와 밀접한 관계가 있다고 합니다.


Newton 2017년 9월호 기사를 읽어보니, 이 iPS세포를 이용해서 어떻게 활용하는 지에 대해서 나와 있었습니다. 상당히 유용하다고 판단되는 내용이 많기에, 이번 포스팅에서는 관련된 내용을 한번 포스팅 하고자 합니다.



위 그림은 '황반 변성'이라고 해서, 노인들이 시력을 잃는 질환의 대표적인 것 중에 하나인데, 일본의 연구팀이 iPS가 여러가지 장기로 분화하는 특징을 이용해서 망막 세포로 만든 다음 이식하는 연구를 하였다고 합니다. 다만 이렇게 자기 몸에서 떼어내서 나온 체세포를 iPS로 만들고, 이 iPS를 다시 망막세포로 만들어서 시력을 회복하는 치료는 약 1억엔(한화 10억원)이라는 비용이 드는게 흠이라고 합니다.




그래서 연구자들은 '기성품' iPS라는 것을 제작하기 위해서 시도를 하고 있다고 합니다. 무슨 말인가 하면, 위에서 말했다 시피, 환자의 체세포를 떼어다가 망막세포를 만들려 하면 약 10억원의 비용이 드는데, 이렇게 비싼 방법을 이용할 것도 없이 면역 거부 반응이 없는 '타인'의 iPS를 미리미리 만들어서 '이식할 준비'를 하는 것이라고 할 수 있어 보입니다. 말로는 설명이 어려우니 아래의 그림을 보아 주십시요.



위 그림처럼 '특이 유전자'를 보유한 사람의 체세포를 떼어다가 iPS를 만들고, 이 iPS를 원하는 세포로 '분화'시킨 다음 '타인'일 터인 환자들에게 이식을 하는 것입니다. 여기서 염려가 되는 것이 '면역거부반응'인데, 기존의 장기 이식과는 다른 점이라면, 저 '특이 유전자'를 지닌 사람의 몸에서 나온 iPS를 여러사람에게 사용한다는 점입니다. 그리고 저 '특이 유전자'는 이론적으로는 환자에게 '면역 거부반응'을 일으키지 않는다고 합니다. 그럼 여기서 한가지 의문이 드실 것입니다. 저 '특이 유전자'란 무엇인가?



사람의 염색체 6번에는 HLA(Human Leukocyte Antigen)이라는 유전자가 위 그림처럼 있습니다. 이 유전자는 백혈구에게 자기/비자기를 나타내는 표지인데, 기성품 iPS를 만들기 위해서 요구되는 조건이 바로 '부모로 부터' 받은 HLA유전자 쌍이 모두 같은 모양이 되는 것이라고 합니다. 조금 어렵게 느껴지실 분들을 위해서 아래의 그림을 보아 주시기 바랍니다.



6번 염색체는 아버지와 어머니로 부터 각각 하나씩 받는데, 대게의 사람들은 아버지쪽의 HLA와 어머니쪽의 HLA가 다른 '헤테로(Hetero)'라고 불리는 형질을 지니는데, 드물게 양쪽 부모로 부터 물려받은 HLA유전자가 '같은' 형질의 사람이 있습니다. 이런 형질을 '호모(Homo)'라고 부르며, 위에서 말한 '특이 유전자'란 이렇게 HLA가 '호모'인 사람들을 부르는 말이었습니다. 그럼 이게 왜 중요한지 의문이 드실 건데요, 지금부터 그 중요성을 설명하도록 하겠습니다.





'헤테로'인 HLA를 보유하면, 두 HLA유전자가 환자와 같아야 iPS를 이식할 수 있습니다. 하지만 이렇게 되면 '장기이식'과 마찬가지로 이식받을 환자에게 맞는 iPS를 구하는 것은 상당히 어렵게 됩니다. 하지만 위 그림에서 묘사된 것처럼 '호모'인 HLA를 보유한 '제공자'의 체세포로 만든 iPS라면, 환자에게 있는 한쌍의 HLA 유전자 쌍중에 하나만 일치해도 이론적으로는 면역거부 반응이 없습니다.


어떻게 쓰다보니 iPS를 가지고서 임상의학에서 주로 이용하는 이야기를 한다는 것이, 기성품 iPS를 만드는 것에 대해서 이야기가 되어 버렸습니다. 하지만 장기 기증과는 다르게 '기성품' iPS의 개발은 임상의학에서 상당히 중요한 것이, 자기 몸에서 세포를 떼어내서 iPS를 만들어서 쓰는데 10억원이나 하는 치료비는 너무 비싸다는 것입니다. 그래서 연구자들-Newton의 기사에 따르면 주로 일본에서 연구를 하는 것으로 보이는데, 이렇게 미리 만들어져서 환자에게 바로 쓸 수 있는 iPS를 연구하는 것 같습니다. 다만 이역시 실제로 임상에서 사용시 어떤 부작용이 나올지 알 수 없으며, 기성품 iPS가 오염되지 않도록 유지 관리하는 것도 중요하다고 합니다.

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헬스조선 2017년 7월 기사를 보니, [활성 산소는 무조건 나쁜가?]라는 제목으로 일련의 기사 묶음이 있었습니다. 기사의 내용에 의하면, 활성 산소가 기존에는 몹시나 '나쁜물질'로 알려 졌었는데, 꼭 그렇지만은 않다고 하면서, 활성 산소의 순기능에 대해서도 설명하고 있었습니다. 이러한 내용이 유익하다고 판단이 되어서, 이번 포스팅에서 관련된 내용을 다루고자 합니다.



활성 산소는 영어로는 reactive oxygen species라고 부르며, 위 그림의 이미지와는 다르게 '화학적으로 반응성이 있는 산소를 포함한' 반응성이 강한 화학종-화학 공정이나 측정에 이용되는 원자, 분자, 이온따위를 말하는 것-입니다. 대표적인 활성 산소로는 다음 그림에서 묘사되고 있는 것과 같이 3종류를 들 수 있습니다.



당연 인간이 식사를 하고, 숨을 쉬면서 자연스럽게 생성되는 이 활성 산소는 다른 화학물질로 부터 전자를 빼앗아서 산화시키는 능력-이른바 산화력이 크다고 합니다. 당연 세포 속에 이런 '활성 산소'가 과다하게 생성이 되면, 한마디로 불에 탔다고 해야 할까요? 말 그대로 DNA에 심각한 데미지를 주고, 세포의 막을 파괴하는 등의 작용을 해서 세포를 죽게 합니다. 이게 인체 단위에서 벌어지는 결과, 이제까지는 암과 노화 같은 안 좋은 현상의 원인으로 지목되어 왔습니다.


그런데 헬스조선의 기사를 보면, 최근의 연구로 이 활성 산소도 인체에 꼭 필요한 구성요소라는 것이 밝혀졌다고 합니다. 최근의 연구결과-임상실험 결과에 따르면, 항산화제를 꾸준히 먹은 사람들의 '폐암'으로 인한 사망율이 더 높게 나타나서 충격을 주기까지 했다고 합니다. 그 이유가 처음 에는 활성산소가 DNA에 데미지를 주어서 '암을 유발' 한다고 생각을 하였다고 합니다.



그런데 헬스조선에 기사를 기고한, 경희대 의대 생화학, 분자생물학 교실 교수인 김성수 교수의 주장은 다음과 같았습니다. 이전에는 항상화제가 활성 산소에 의한 DNA의 손상을 막아서 ''이 발생하는 것을 방지할 것으로 생각하였으나, 아무런 효과가 없었고, 오히려 암발생을 '증가'시키는 결과까지 낳았다고 합니다. 이에 대해서 아직 확실하게 밝혀진 것은 없습니다. 다만 활성산소가 '세포자살'이라고 하는 apoptosis에 관계된느 것으로 보아, 과다한 항상화제가 암세포의 처리까지 막은 것이 아닌가 합니다.



다음으로 이 활성 산소와 뗄래야 뗄수 없는 것이 바로 노화입니다. 가장 대표적인 생각은 활성 산소가 세포 단계에서 부터 손상을 주어서 사람이 늙는 다는 것입니다. 일단 노화가 '진행'되면 '전반적인'활성 산소의 농도가 '증가'되기는 되었습니다. 그러나 항산화 효소의 발현을 감소시킨 쥐들은 특별히 노화를 보이지 않았다고 합니다. 이렇게만 보면 노화와 활성산소는 아무런 관계가 없다고 생각할 수도 있으나, 정해영 부산대 약대 교수가 투고한 기사에서는 다른 의견이 제시되어 있었습니다.


정해영 교수의 의견제 따르면, '노화와 미세염증 가설'이라고 해서, 평소에는 활성 산소의 생성과 제거가 균형을 이루고 있으나, 이때 발생하는 미세염증이 활성 산소의 균형을 깨뜨려서 노화를 일으킨다는 이론입니다. 다만 이 이론에서 '활성 산소'는 노화의 주도적인 원인이라기 보다는, 중간에 어떤 매개제로 들어가 있는 느낌이 듭니다. 거기다가 아직 이론이기도 하고, 장수의 다른 요소인 적게먹는 것과의 관계도 제대로 설명해 주지 못하는 단점도 있습니다.


다만 헬스조선에 소개가 되어 있는 '호르메시스(hormesis)현상'이라고 해서, 작은 스트레스가 더 큰 스트레스로 부터 세포를 보호하는 것과 활성 산소가 관계되어 있다는 언급이 있었습니다. 이로 미루어 보아서, 미토콘드리아-우리몸의 세포내에 있는 에너지를 생산하는 기관에서 나온 활성 산소가 생명체의 수명을 연장하였다는 내용도 언급이 되어 있습니다.



그리고 뜬금없다고 생각할 수 있겠지만, 이 활성 산소라는 것이 '줄기세포의 분화'에 영향을 미친다는 연구 결과도 나왔다고 합니다. 여기서 줄기세포란 식물의 '줄기'를 뜻하는 것이 아니라, 인체의 다른 장기나 구성요소가 될 수 있는 세포입니다. 헬스 조선의 기사만 가지고서는 왜 이런 현상이 벌어지는 것인지에 대한 설명을 할 수 없지만, 활성 산소가 신호전달 물질로 세포내에서 쓰인다는 것으로 미루어 보아, 이와 관련이 되어 있는 것이 아닌가 하는 생각이 듭니다.


물론 이 헬스조선에 나와있지 않은 활성 산소의 '순기능'이 많이 있으리라 생각이 됩니다. 다만 이 한개의 포스팅에서 모두 다루기에는 너무 방대한 양이기에 여기까지만 다루도록 하고 이만 줄이겠습니다. 결국 한마디로 정리 하자면, '활성 산소'도 '우리몸에 필요로 한다'가 되겠습니다.


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  1. 공수래공수거 2017.07.27 09:37 신고

    저도 헬스 조선을 보고 있는데 그냥 제게 필요한것만 일습니다 ㅎㅎ

    • 아 헬스 조선 보셨군요.
      아직 활성산소에 대해서는 연구가 그렇게 진행이 되지는 않았지만, 그래도 언젠가는 쓸만한 무언가가 나오리라 봅니다.

안녕하세요?


Newton 2017년 5월호를 읽다보니, [줄기세포의 능력을 가진 '암 줄기세포']란느 기사에서 언급된 굉장히 짧막한 내용이지만, 매우 흥미로운 내용이 있기 때문에 이번 포스팅에서 그 내용을 싣을까 합니다.


일단 1990년대 후반 캐나다의 연구자들이 백혈병을 일으키는 세포인 '원흉세포'를 발견하였다고 합니다. 이 원흉세포를 동물에 이식하면, 비정상적인 세포가 늘어나면서 이식받은 동물에게 백혈병을 발병 시켰다고 합니다. 이렇게 암을 일으킬 수 있는 세포인 원흉세포를 암 줄기세포라고 부를 수도 있지만, 학계에서는 아직 수수께끼에 쌓인 존재인 탓에 [암 줄기세포(Cancer Stem Cell)]이라는 용어대신 '암 기시세포(Cancer-initiating cell)'이라는 용어가 사용이 된다고 합니다.



위 그림처럼 암 줄기세포라는 것은 종양의 한가운데 중심부에 위치하는 세포들로, Newton의 기사에서는 암 종양 덩어리에 혈관을 만들거나, 다양한 항암제에 저항하기 위해서 만들어진 것이 아닌가 하는 내용이 있지만, 생명과학이 전공인 저로서도 듣는게 처음일 정도로 생소한 이야기입니다.


다만 암이 어느정도는 줄기세포와 유사하게 분열하고 분화하는 능력이 있는 것으로 볼 때, 암에만 맞춤형으로 발현한 줄기세포가 있는 것 일지도 모른다는 생각이 듭니다. 하지만 기사에서도 언급되어 있듯이, 아직 모든 것이 제대로 밝혀지지 않았다고 합니다. 다만 기사에서도 나온 내용이지만, 암세포라고 해서 모두 다 평등하게 암 세포가 아니라는 것입니다.


암 세포 중에서도 핵심이 되면서, 소위 말하는 두목역할을 하는 세포가 있다는 사실입니다.


실제로 줄기세포라고 할만큼 기능을 하는지도 확실치 않고, 암 전용으로 맞추어진 줄기세포가 있다는 개념 자체도 상당히 생소합니다. 하지만, 평상시 모르던 사실을 알게된 것 만으로도 가치가 있는 것이 아닌가 하는 생각이 듭니다.

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이번 포스팅은 Newton 2017년 5월호에 있던 [초기화된 iPS세포와 암세포의 관계는?]이라는 기사를 읽고나서, iPS와 암세포와의 관계를 알기쉽게 설명해서, 그 내용을 포스팅 하고자 합니다. 우선 본격적인 포스팅에 들어가기 앞서서 iPS라는 것에 대래서 설명을 해야 겠다는 생각이 듭니다.



간단하게 설명을 하자면, 세포에 인공적인 자극을 가해서 다시 줄기세포와 같은 기능을 하도록 유도한 세포라고 하는 것이 간단합니다. 그래서 이름이 유도만능 줄기 세포라고 해서 Induced Pluripotent Stem cell의 약자로 iPS라고 부르는 것입니다. 일단 Newton 5월호의 기사에서 언급하기로는 4개의 전사 인자라고 해서, Transcription Factor, 즉 유전자의 발현이라고 해야 할까요? DNA상에 달라 붙어서 RNA를 만들어 내는 기작에 관여하는 단백질이 있는데 그 중에 4 종류를 언급하고 있습니다.


우선 인간의 피부세포를 배양하고서, 여기다가 4종류의 전사인자 (Oct3/4, Sox2, Klf4, C-Myc)를 집어 넣었다고 합니다. 이러면 세포 내에서 발현되는 유전자에 변화가 생겨서, 줄기세포처럼 다양한 장기로 분화할 수 있는 능력을 지니게 된다고 합니다. 이 iPS는 줄기세포가 지니는 단점과 마찬가지로, iPS역시 암세포가 될 가능성이 존재 합니다.



실제로 iPS를 유도하기 위해 들어간 전사인자 중에 하나인 C-Myc라는 전사인자는 암을 일으키는 유전자로도 알려져 있습니다. 거기다가 iPS역시 암세포와 마찬가지로 텔러머라아제라고 해서, DNA끝 가닥을 복구하는 효소가 활성화된 점이 똑같습니다. 그래서 기사에서는 P53이라는 단백질이 중요하다고 언급을 하고 있습니다.



이 P53은 Apoptosis라고 해서 세포의 자살이라고 해야 할까요? 간단하게 설명을 하자면, 세포에 어떤 이상이 생기면-예를 들어서 멀쩡하던 세포가 암 세포가 된다거나 하면 P53이 DNA에서 발현이 되어서 세포가 사멸, 즉 세포가 죽도록 합니다. 이 P53에 이상이 발생하는지 여부에 따라서 iPS와 암세포가 나뉘어 진다고 합니다.



다만 기사에서 다루고 있는 사실만 가지고서는 모든 내용을 알기 어렵고, 거기다가 Newton 5월호의 기사에서는 P53만이 iPS와 암세포의 차이라고 언급을 하고 있습니다. 다만 이 기사를 읽음으로서 알 수 있었는 것은, 줄기세포와 암세포는 이웃해 있는 것처럼 밀접해 보이는 관계에 있기는 하지만, 그 결과는 크게 다르다는 것입니다.

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이번 포스팅에서는 BBC Science Korea 2017년 2월호에 싣려 있는 기사인 [실험실에서 만든 난자에서 건강한 쥐가 태어나다]라는 기사를 읽고서, 생명과학을 하는 사람들에게 유용해 보이는 것이 있어서, 그것을 소개하고자 포스팅을 올립니다.


기사의 내용은 간단합니다. 일본의 규슈대학교에 있는 하야시 카츠히코 교수가 이끄는 연구팀이 성체 쥐의 꼬리 끝에서 췌취한 피부 세포를 이용해서 쥐의 난자를 만들고, 이걸 체외에서 인공수정을 한 다음에 대리모에 이식해서 건강한 새끼 쥐가 탄생한 실험입니다.


우선 그림으로 간단하게 설명하겠습니다. 맨 왼쪽에 있는 것이 피부입니다. 이렇게 쥐의 피부에서 세포를 추출한 다음에, 기사에서는 자세히 나와있지 않지만, 일단 이 피부세포를 줄기세포로 유도합니다. 일단 줄기세포가 유도되면, 이 줄기세포에 어떠한 처리를 하였는지 자세히 나오지 않았지만, 어떠한 처리를 해서 난자로 분화되도록 유도합니다.


다음은 간단합니다. 실험실의 페트리디쉬에서 정자와 난자를 놓아두어서 인공수정을 시키고, 이렇게 수정이 된 난자를 어미쥐에게 착사시켜서 임신시키는 방법을 써서 새끼쥐를 얻은 것입니다.


일단 기사에서 언급을 하기를, 새끼쥐를 만드는데 성공했지 성공율 자체는 낮기는 낮다는 것이 문제입니다. 실제 기사에서는 300개의 인공 수정된 난자를 가지고서 단 11마리의 쥐만이 태어나는데 성공했다고 합니다. 거의 성공율이 3% 조금 넘는 상황이라는 것을 보면, 아직도 갈길이 멀다는 생각이 듭니다.


과거 2006년에 실제로 쥐의 피부세포를 배양학다가 난자처럼 보이는 세포가 다량으로 나왔다고 하는 논문을 본적이 있었습니다. 그리고 10년이 조금 더 지난 시점에서 이 것이 난자였고, 이 난자를 바탕으로 큰 어려움이 없이 새끼쥐의 난자를 얻은 것을 볼때, 생명과학이 느리지만 꾸준히 발전하고 있는 것이 느껴집니다.

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