꼬리가 잘려도 다시 자라나는 도마뱀과 인간의 세포 성질을 변환하는 ‘세포 리프로그래밍'에 공통으로 관여하는 인자가 국내 연구팀에 의해 발견됐다.
한국생명공학연구원 김장환·이정수 박사 공동연구팀은 포항공대 김종경 교수팀과 함께 세포 리프로그래밍에 작용하는 ‘데스모플라킨(Dsp)’ 단백질이 하등 동물의 조직 재생에도 관여하는 사실을 최초로 규명했다고 28일 밝혔다.
양서류·물고기 같은 하등 동물은 신체 일부가 절단돼도 해당 조직을 그대로 재생할 수 있는 조직 재생능력을 갖고 있지만, 인간을 포함한 고등 동물은 이런 능력이 없다.
손상 속도를 늦추거나 손상된 신체·기능을 재생·회복·대체하는 것이 재생의학으로, 그 핵심은 환자맞춤형 치료 세포를 만드는 리프로그래밍 기술이다.
대표적인 방법이 환자 체세포에서 만들어진 유도만능 줄기세포(iPS cell)를 필요한 세포로 분화시키는 것이지만, 유도만능 줄기세포가 무한대로 자라는 특성 때문에 기형종을 만들어낼 위험이 있다.
이 단점을 극복한 것이 직접교차분화 기술로, 이미 분화를 끝낸 세포에 유전자·화합물 같은 만능성 인자를 첨가해 원하는 세포로 전환할 수 있다.
연구팀은 직접교차분화 세포 리프로그래밍 과정에서 일시적으로 거치는 중간단계세포 단계 때 발현하는 Dsp 단백질이 하등 동물의 세포 형성에도 관여해 조직 재생에 중요한 역할을 하는 사실을 밝혀냈다.
연구팀이 직접교차분화 과정에서 데스모플라킨 단백질 발현을 억제하자 중간단계세포 형성이 현저히 감소했고, 제브라피시를 이용한 동물실험에서도 단백질 발현을 억제하자 지느러미 재생이 원활하지 않았을 뿐만 아니라 아체 세포의 형성 또한 저해됨을 확인했다.
만능성 인자를 이용한 직접교차분화기술은 생명연 개방형 창업기업 ㈜리제너스로 기술이전, 파킨슨병 세포치료제 개발을 위한 후속 연구가 진행 중이다.
김장환 박사는 “도마뱀의 뛰어난 재생능력이 포유류에서 나타나지 않는 이유가 오랫동안 궁금했는데, 이번 연구를 통해 공통된 구조가 포유류에 있을 가능성을 최초로 제시했다”며 “새로운 재생의학적 원천기술 개발 가능성을 더 연구하겠다”고 말했다.
이번 연구는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 지난달 28일 온라인 게재됐다.