나노입자 · 전자기파 이용 전환
국내 연구팀 '직접교차분화' 증명
국내 연구진이 바이오·나노·전자공학을 융합한 차세대 줄기세포 치료기술을 개발해 재생의료 분야의 새로운 가능성을 열었다.
미래창조과학부는 김종필 동국대학교 교수(의생명공학과·사진)팀이 금 나노입자와 전자기파를 이용해 생체 내에서 특정 세포를 원하는 세포로 전환하는 '세포 직접교차분화 리프로그래밍' 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.
줄기세포는 여러 종류의 신체조직으로 분화할 수 있는 미분화세포로, 몸속에 이식해 여러 난치병을 치료하는 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 기존에는 배아줄기세포나 성체줄기세포 등을 활용한 연구가 주로 이뤄졌으나, 최근에는 이미 분화가 끝난 세포를 다시 분화 전처럼 되돌리는 '역분화 줄기세포' 등의 기술로 진화하고 있다.
연구팀은 3세대 줄기세포 기술이라고 할 수 있는 '직접교차분화'가 몸속에서 바로 이뤄질 수 있다는 사실을 증명했다.
직접교차분화는 체세포에 특정 유전자를 주입한 후 유도만능줄기세포로 만드는 단계를 거치지 않고 원하는 특정 세포로 전환하는 기술이다.
연구팀은 금 나노입자 위에 세포를 올려놓고 특정 주파수의 전자기파를 쪼여 쥐와 사람의 피부세포를 신경세포로 전환하는 데 성공했다. 유전체 구조를 담당하는 '히스톤 에피지네딕' 단백질 인자를 금 나노입자와 전자기파로 제어해 유전자 발현을 조절, 세포의 운명을 바꾸는 기술이다. 나노 일렉트로닉스와 바이오를 융합한 이 기술은 기존 생물학적 방법으로는 3∼4%에 불과했던 세포 전환 효율을 60% 이상으로 높였다.
연구팀은 여기서 한 단계 더 나아가 파킨슨병에 걸린 쥐의 뇌 속에서 주변 세포를 신경세포로 전환하는 '생체 내 세포전환'도 성공했다. 이 쥐는 도파민성 신경세포가 재생되면서 파킨슨병이 호전된 것으로 나타났다.
김종필 교수는 "기존에 없었던 방식의 해법을 바이오 융합 기술을 통해 찾은 결과"라며 "앞으로 파킨슨병 등 다양한 퇴행성 뇌신경 질환뿐만 아니라 심장이나 간질환도 주변 세포를 필요한 세포로 바꾸는 방법으로 치료할 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구는 미래부 바이오·의료기술개발사업의 지원을 받았으며, 결과는 생명과학분야 국제 학술지 '네이처 나노테크놀로지'에 게재됐다.
남도영기자 namdo0@
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