포유류에도 도마뱀의 조직 재생능력 있을 수 있어…최초 확인

국내연구진, 조직재생 기전이 포유류에게 존재할 가능성 최초 제시

'Dsp' 단백질…고등 동물 리프로그래밍과 하등 동물 조직재생에 공통 관여

국제 학술지 'Science Advances' 온라인판에 게재, 재생의학 발전에 탄력 예상

[대전=뉴시스] 세포 리프로그래밍과 조직 재생의 주요 공통 인자 'Dsp'의 작용에 관한 모식도. (위)리프로그래밍 과정 중에 Dsp를 발현하는 중간단계세포(dIC)가 형성되고 이어 과립형의 중간단계세포(gIC)가 형성된다. (아래)제브라피시의 지느러미 재생과정에서 Dsp 발현을 억제시키면 아체 형성과 지느러미의 재생이 억제된다. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 사람의 세포 리프로그래밍과 도마뱀의 조직재생에 공통으로 관여하는 인자를 발견해 포유류에도 도마뱀의 재생능력이 있을 가능성을 확인했다.

한국생명공학연구원은 김장환·이정수 박사 연구팀이 포항공과대학교 김종경 교수팀과 함께 세포의 리프로그래밍에 작용하는 데스모플라킨(Dsp) 단백질이 하등 동물의 조직재생에도 관여한다는 사실을 최초로 규명했다고 28일 밝혔다.

리프로그래밍은 분화가 끝나 이미 특정 조직이 된 세포의 운명을 바꾸는 것으로 재생의학의 핵심은 환자맞춤형 치료 세포를 만드는 '리프로그래밍' 기술에 있다.

하등 동물의 뛰어난 재생능력이 포유류에서 나타나지 않는게 재생의학의 가장 큰 의문인 가운데 이번 연구는 진화적으로 포유류에게도 공통기전이 존재할 가능성을 제시, 재생의학 기술개발에 큰 기대가 예상된다.
 
파충류, 양서류와 같은 하등 동물은 신체 일부가 절단되더라도 해당 조직을 그대로 재생할 수 있는 조직재생 능력을 갖고 있지만 인간을 포함한 고등 동물에는 이 능력이 없다.

아직 포유류에서는 조직재생에 관여하는 아체(芽體) 세포(blastema cell)가 발견되지 않고 있어 재생의학은 치료 세포를 이식하는 방향으로 발전돼 왔다.

리프로그래밍 기술 중 대표적인 방법이 환자의 체세포로부터 만들어진 유도만능 줄기세포(iPS cell)를 필요한 세포로 분화시키는 기술이지만 이 기술은 유도만능 줄기세포가 무한대로 자라나는 특성으로 기형종을 만들어낼 위험이 있다.

이런 단점을 극복한 것이 직접교차분화 기술이다. 이 기술은 이미 분화를 끝낸 세포에 유전자 또는 화합물과 같은 만능성 인자를 첨가해 목적세포로 전환하는 기술로 유도만능 줄기세포 단계를 거치지 않아 기형종 발생 위험을 최소화할 수 있다.

[대전=뉴시스] 세포 리프로그래밍 과정 중 일시적으로 형성되는 중간단계세포에 데스모솜 단백질을 염색한 후 공초점 현미경으로 관찰한 사진. Dsp를 발현하는 중간단계세포(dIC·검은 별표)와 Dsp를 발현하지 않는 과립형 중간단계세포(gIC·하얀 별표)를 확인할 수 있다.  *재판매 및 DB 금지

이번에 생명연-포항공과대 연구팀은 직접교차분화 기술의 기전을 분석해 세포의 리프로그래밍에 관련이 있는 단백질이 하등 동물의 아체 세포 생성에도 공통으로 영향을 미친다는 사실을 규명했다.

연구팀에 따르면 직접교차분화의 세포 리프로그래밍 과정에서 일시적으로 '중간단계세포'를 거치며 이때 발현되는 '데스모플라킨(desmoplakin·Dsp)이란 단백질이 아체 세포의 형성에도 관여하며 조직 재생에 중요한 역할을 한다.

특히 연구팀은 직접교차분화 과정에서 데스모플라킨 단백질의 발현을 억제하자 중간단계세포의 형성이 현저히 감소한다는 사실을 확인하고 제브라피시를 이용한 동물실험에서 단백질 발현을 억제, 지느러미 재생이 원활하지 않고 아체 세포의 형성 또한 저해된다는 사실을 검증했다.

이번 연구결과를 통해 발견된 중간단계세포는 새로운 개념의 재생의학적 원천기술 개발을 이끌 것으로 기대돼 과기정통부 ‘2022 혁신도전프로젝트’ 연구테마로 선정됐다. 또 만능성 인자를 이용한 직접교차분화기술은 생명연구원 개방형 창업 기업인 ㈜리제너스로 기술이전, 파킨슨병 세포치료제 개발을 위한 후속 연구가 진행 중이다.

이번 연구 결과는 종합과학 분야 권위지 'Science Advances(IF 14.980)' 온라인판에 지난달 28일 게재됐다.(논문명:Intermediate cells of in vitro cellular reprogramming and in vivo tissue regeneration require desmoplakin/교신저자 : 생명연 김장환·이정수 박사, 포스텍 김종경 교수/제1저자 : 생명연 하정민 박사·DGIST 김범석 박사과정생)

연구책임자인 김장환 박사는 "도마뱀의 뛰어난 재생능력이 포유류에서 나타나지 않는 이유가 오랫동안 궁금했는데 이번 연구를 통해 공통된 기전이 포유류에 있을 수 있음을 최초로 제시했다"며 "유도만능 줄기세포 기술의 안전성과 생산성 우려를 극복하고 나아가 새로운 재생의학적 원천기술 개발의 가능성을 탐색할 것"이라고 말했다.


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