혈액만으로 줄기세포 만든다

서울대병원 세계 최초 심장내막 유래순환 줄기세포(CiMS) 발견 한국의약통신l승인2020.07.13 10:58:08

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세계 최초 심장내막 유래 순환-줄기세포 발견
제대혈 뱅크 대신하는 CiMS 뱅크 현실화가 꿈
전분화능 지닌 세포로 줄기세포 생성이 쉬워져
성인도 CiMS 뱅킹으로 미래 질환 치료 가능해

기존 줄기세포는 골수에서만 나온다고 여겨졌다. 그러나 국내 연구진에 의해 심장내막에서 CiMS라는 새로운 줄기세포가 발견됐다. 그들은 기존의 세포 채취와 함께 복잡하고 어려운 배양과정을 거쳐 줄기세포를 만드는 대신에 소량의 혈액으로도 쉽고 고효율로 줄기세포를 얻을 수 있다고 한다. 그리고 이 CiMS를 이용하면 성인에게도 제대혈 뱅크와 같은 CiMS 뱅크를 만들어 미래 질환에 대비할 수 있다고 한다. 이 CiMS가 무엇인지 CiMS 개발팀의 대표인 서울대학교병원 순환기 내과 김효수 교수를 만나봤다.

Q: CiMS가 무엇인지?
저희가 발견한 단계가 높은 다분화 줄기세포 이름을 명명한 것인데, 의학용어로 Circulating에서 Ci를 따고, 신경세포로도 분화하고 혈관세포로도 분화하고, 분화능력이 탁월하기 때문에 다분화 능력을 갖고 있다고 해서 Multipotent의 M, 줄기세포 Stem cell에서 S를 따서 CiMS(심즈)라고 부릅니다. 

Q. CiMS의 개발 배경이 궁금하다. CiMS의 개발 배경은?
나는 관상동맥질환 협심증 심근경색증 환자들을 치료하는 의사면서 기초 세포 생물학 연구를 하는 기초의학자이기도 합니다. 환자를 치료하지만 제 경력의 30~40%는 기초연구를 쭉 해왔습니다. 30년 전부터 연구결과를 계속 내놓고 있는데, 대부분은 심혈관 줄기세포에 대한 연구입니다. 20년 동안 줄기세포연구를 하면서 특히 인간의 몸속에 있는 줄기세포를 발견하고 그 특성을 규명하는 연구를 해오는 과정에서, 아주 드물지만, 혈관내피 전구세포보다 훨씬 등급이 높은 줄기세포를 발견하게 되었습니다.

보통 인체의 줄기세포는 골수에 많이 있어요, 처음에는 저희들도 이 줄기세포가 골수 유래 줄기세포인 줄 알았는데 아니었습니다. 왜냐하면, 골수이식을 한 환자를 분석해 보니까, 혈액암이 있어서 골수를 다 없애버리고 타인의 골수를 이식받은 경우죠. 그러면 여기에 타인의 골수가 정착하게 됩니다. 거기서 나오는 세포는 타인의 세포죠. 본인의 혈구들은 다 없어져 버렸기 때문에 타인의 세포가 자리 잡아 혈액암의 재발을 방지하는 겁니다.

그 환자에게 피를 뽑았는데, 이 CiMS가 타인의 유전자형이 아닌 환자의 유전자가 나온 겁니다. 그래서 골수가 아니다 싶어 신장인가하고 신장이식 환자를 조사했는데, 신장이 바뀌어도 CiMS는 본인의 유전자형이었어요, 이런 과정을 쭉 거쳐보니까 유전자형이 달라지는 경우가 심장 이식 환자였습니다.

그 환자들의 CiMS를 분리해 보니까, 이식 후의 CiMS의 유전자형이 타인의 것으로 달라진 겁니다. 그래서 심장에서 기원한 다분화능 줄기세포라고 규명을 하게 됐죠.

이 세포가 돌아다니면서 무슨 일을 할까 생각해 봤는데, 순환하면서 어떤 상처 부위에 도달하면 아주 높은 활성도는 아니지만 다분화능이기 때문에, 그 조직에 맞는 세포로 분화 증식을 해서 그 장기에 맞는 세포형으로 분화해서 각 장기의 손상을 커버하는 게 아니냐고 생각하게 됐습니다.

이 규명 과정이 한 7~8년 걸렸어요. 처음에 저희 들이 이것을 발견한 지는 7년쯤 전이고 그거 모든 스토리를 완성한 게 한 3년쯤 전입니다.

Q. 3년 전에 발견된 것이 왜 뒤늦게 보고됐는지?
그래서 세계 최고의 저널인 New England Journal of Medicine이라던가, 란셋 등에 투고했는데, 저희 들이 운이 없었죠. 심사위원들이 내용을 적당히 아시고 있지만, 우리 논문의 내용을 잘 이해하지 못했어요. 혈액에서 추출한 줄기세포, 우리가 15년 전에 했던 혈관내피전구세포 그 연구의 아류고 새로운 게 없다며 전부 다 기각했어요.

15년 전의 연구와는 전혀 다른 세포죠, 우리가 15년 전에 발표한 그 세포는 굉장히 다수고 그것은 골수 유래 세포입니다. 골수에서 나와 추출해서 혈관을 만들 수 있는 환경에 놓아두면 혈관 세포로 분화하는 세포입니다. 전구세포라는 것은 줄기세포의 카테고리지만 CiMS와 EPC(혈관내피전구세포)하고는 전혀 다르지만 모든 리뷰어들이 이거 아류라고 말했죠.

그렇게 새로운 것이 없다 해서 3년간 고생을 하다가, Biomaterials에서 저희 논문의 독창성과 가치를 인정하고 채택해줘서 실을 수 있게 됐습니다. 전 세계 리뷰어들이 오해를 안 했더라면 3년 전에 훨씬 큰 저널에 실을 수 있는 좋은 아이템인데도 불구하고 이렇게 늦게 실리게 됐습니다.

Q. CiMS는 어떤 과정을 거쳐 배양되는가?
CiMS는 아무나 관계없어요, 모든 인간에게 다 있기 때문에 피를 몇 cc 뽑으면 됩니다. 그다음 몇 가지 줄기세포를 도와주는 성분을 넣고 배양을 쭉 하면서, 핵심은 림프구를 제거하는 겁니다.

림프구를 제거해야지 우리가 원하는 CiMS가 제대로 나옵니다. 림프구가 그대로 있는 채로 배양을 하면 백날 해봤자 CiMS를 얻을 수 없는데, 그 이유는 림프구에서 나오는 특정 성분이 CiMS의 증식과 분화를 억제하기 때문이죠, 그래서 배양하는 프로세스는 비슷하지만, 제일 중요한 핵심은 적절한 시기에 림프구를 제거하면서, 비교적 오랜 시간인 2주 정도 기다리면 CiMS의 콜로니가 나오게 되고 그다음부터는 폭발적으로 증식을 합니다.

그때 처음 2주 동안 콜로니를 발견하는 노하우가 있는데, 저희 논문에도 나와 있지만 일반인을 대상으로 말씀드리면, 다른 혈구 세포를 배양하는 것과 달리 림프구를 씻어 완벽히 제거를 해줘야지 CiMS의 모습이 드러난다는 겁니다.

Q. CiMS로 얻을 수 있는 효과는?
CiMS가 거의 전분화능을 지닌 세포입니다. 그래서 이것을 가지고 쉽게 자가 만능줄기세포를 만들 수 있어요. 만능줄기세포는 배아줄기세포하고 비슷한 등급의 최고등급의 세포인데요, 분화된 하위 세포들로 이 세포들을 상위 세포로 만들려면 효율도 낮고 시간도 많이 듭니다. 그런데 CiMS에서 만들면 빠르고 고효율로 만들 수 있습니다.

만능줄기세포에 CiMS가 꽤 있는데요, 환자의 피부를 절개해서 조직을 뜯어 피부세포를 분리하고 역분화 과정을 거치는 것보다는 피 뽑아서 CiMS를 배양하고 거기에 역분화 과정을 하는 것이 3분의 1 기간에 2~3배 이상의 고효율의 만능줄기세포를 얻을 수 있는 겁니다.

두 번째는 20~30년 전부터 제대혈 뱅킹이라는 제도가 유지되고 있지 않습니까?

아이가 태어날 때 탯줄에 고인 피에 간엽줄기세포들이 많죠, 그 등급은 CiMS가 조금 낮습니다만, 제대혈 뱅킹은 그걸 추출해서 동결 보관하는 것입니다.

목적은 나중에 그 아이가 무슨 병에 걸렸을 때, 그 아이의 세포니까 증식해서 아이한테 쓰겠다는 취지에서 제대혈 뱅킹을 해왔죠.

성인들은 할 수도 없고 환자들도 할 수 없는데, 이 CiMS를 뱅킹하면 모든 사람이 가능하다는 겁니다. 아이부터 노인까지 피를 뽑아 배양해 CiMS를 확보하고 증폭해서 동결 보관하고 적절한 시기에 해동해서 쓰면 되는 겁니다.

Q. 연구 중 어려운 한계점은
어려웠던 점은 역시 대부분의 글로벌 대가들이 우리의 데이터를 정확히 이해하지 못하고 15년 전에 발견했던 EPC의 아류가 아니냐 하는 폄하를 해서 한 3년 동안 고생을 했던 기억도 있고, 참 파란만장한 스토리인데...

저희 연구단에서는 엄청난 노력과 연구비가 투자된 것에 비하면 최종 결과는 저희들의 성에 차지 않습니다만 이거 가지고 저희들이 만능줄기세포도 만들고, 연구의 저변을 넓히는 데 효자 노릇을 했습니다.

전 세계에서 아무도 모르던 세포의 존재를 발견했고, 이 세포를 가지고 만능 줄기세포를 만드는 쉬운 방법도 개발했고, 그래서 저희들의 다양한 줄기세포 경험이 이렇게 어려운 존재를 발굴해 낸 밑거름이라 생각하고 있습니다.

Q. 향후 계획이나 목표는?
CiMS를 가지고 어떻게 할 것인가의 문제인데, 아까 말씀드린 것처럼 자가만능줄기세포를 쉽게 만들 수 있는 기원세포로 쓰이기 때문에 CiMS를 뱅킹하는 것을 달성해보고 싶은 생각입니다.

저희들은 기초연구를 하고 아이디어를 진료 현장에 적용시켜서 환자를 치료하는 그런 베이스 연구자이자 환자를 치료하는 의사이기 때문에, 무슨 비즈니스를 생각한다든가 자본을 모은다든가 그런 능력은 없습니다.

그래서 제 희망컨대 기초지식을 이해하는 분들이 모여서 바이오벤처를 만들거나 해서 별로 쓰임새가 없는 제대혈 뱅크를 대신할 수 있는 CiMS 뱅크가 현실화되면 하나의 보람으로 느낄 수 있지 않을까 하고 이에 파생된 연구를 진행하고 있습니다.

그래서 이런 것의 실현으로 CiMS의 가치가 조금 더 올라가지 않을까 하고 기대하고 있습니다.

한국의약통신  pharmacy@binews.co.kr
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