건국대 연구팀, ‘나노물질 이용 유도만능줄기세포 생성 원천기술’ 개발
- 조쌍구 교수팀, 나노파티클 이용 안전하고 효율적인 역분화줄기세포 생성 생체재료 세계적 권위 학술지 ‘Biomaterials' 게재
조쌍구 교수팀
조 교수팀의 이번 연구결과는 생체재료 분야의 세계적 권위의 학술지인 ‘바이오머티리얼스’ (Biomaterials) 최근호에 게재됐다.
조 교수팀은 환자 자신의 체세포로부터 줄기세포를 역분화해 유도만능줄기세포(induced pluripotent stem cell) 또는 역분화 줄기세포 (reprogrammed stem cell)를 만드는 과정에서 기존의 바이러스 시스템을 이용한 줄기세포 유도 방법이나 화학물질 주입 등 비바이러스 시스템 대신 170나노미터(nm)(1nm나노미터는 10억분의1 m)의 미세한 나노입자인 나노파티클(nanoparticle:세포를 통과할 수 있는 매우 작은 크기의 나노입자)을 매개체로 이용해 나노물질과 유전자(DNA)를 결합한 유전자결합체를 만들고 이를 이용해 독성이 없고 보다 안전한 유도만능줄기세포를 효율적으로 생산할 수 있었다고 밝혔다.
연구팀은 나노파티클을 제조할 때 철분자를 첨가해 자성(magnetic)을 유도하고, 이 자성 나노파티클과 DNA을 결합된 후 세포에 처리했으며, 자석의 힘(magnetic force)를 통해 세포안으로 DNA와 자성 나노파티클이 효율적으로 들어가도록 하고, 세포 내에서 자성 나노파티클과 DNA의 결합으로 DNA의 분해가 훨씬 느리게 일어나 오랜 동안 DNA의 발현이 유지됨으로써 유도만능줄기세포의 효율적인 생성이 가능하다는 사실을 밝혀냈다.
또 일정 시간 후, 도입된 DNA는 분해되어 사라지고, 세포 내에 남을 수 있는 나노파티클은 세포 독성이 없기 때문에 안전하며, 세포가 분열하면서 하나의 세포 내에 남아 있는 나노파티클의 양은 점점 감소해서, 일정 수로 분열 후에는 하나의 세포 내에 존재할 수 있는 나노파티클 양은 거의 극미량이므로 상대적으로 매우 안전한 방법이라는 점이 증명됐다.
이번 연구결과는 기존의 바이러스 시스템을 이용해 유도만능줄기세포를 생성할 경우 낮은 안전성과 비바이러스 시스템으로 유도만능줄기세포를 유도할 때 생기는 낮은 효율 등의 단점을 극복할 수 있는 중요한 유전자 도입기술로 평가된다.
또 나노파티클을 이용한 유전자 도입방법으로 유도만능줄기세포를 생산하는 것은 높은 효율성이 검증되었을 뿐만 아니라 생체내 무독성에 대한 실험 결과는 앞으로 다양한 관련연구에 많은 영향을 줄 것으로 보인다.
조 교수는 “이번 연구결과는, 기존의 유전자 도입기술보다 높은 효율로 안전성 높은 유도만능 줄기세포를 유도하고자 한 BT (biotechnology) 연구와 세포 내 독성이 적은 효율적 유전자 도입 물질을 찾기 위한 NT (nanotechnology) 연구의 융합연구 결과이며, 앞으로의 안전성 높은 유도만능 줄기세포 생산 연구에 많은 영향을 줄 수 있는 중요한 실험결과로 해석된다”고 말했다.
조 교수팀은 이 기술을 바탕으로 사람의 다양한 질환 치료제 개발을 위한 후속 연구를 삼성의료원, 한양대병원, 고려대 등과 진행하고 있으며, 한국파스퇴르연구소(IP-K)와의 공동연구를 통해 뇌질환 관련 유도만능줄기세포의 구축 및 이들 질환관련 유도만능줄기세포를 활용한 질환 치료 신약 개발 연구를 진행하고 있다.
이와 관련, 건국대와 한국파스퇴르연구소(IP-K)는 지난 7월 상호 교류와 연구협력 협약(MOU)을 체결했으며, 이를 바탕으로 조 교수팀의 바이오 생명과학 분야의 기초연구 성과를 바탕으로 글로벌 수준의 특화된 중개연구기관인 한국파스퇴르연구소(IP-K)의 첨단 신약개발 기술의 융합을 통해 세계적인 연구와 사업 성과를 이루어낼 것으로 기대된다.
조 교수는 “한국파스퇴르연구소(IP-K)의 뛰어난 다국적 연구진들과의 정보교류, 바이오 이미징 및 차별화된 세포 탐색기술 등을 통해 줄기세포를 통한 신약개발 연구를 선진화 할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구에는 건국대 박사과정 이창현(동물생명공학과) 연구원과 김정현 (의생명과학연구원 의생명과학과) 연구원 등이 공동 주저자로 주도적인 역할을 했다. 이창현 학생은 다양한 줄기세포 및 유전자 도입에 관한 다수의 논문 및 특허를 지니고 있으며, 김정현 학생 또한 세포 신호전달 관련 다수의 논문 및 특허를 지니고 있어서, 앞으로 추가적인 우수한 연구성과가 기대된다.
이번 연구는 교육과학기술부 ‘미래기반 지원 사업’ 및 보건복지부 ‘보건의료 기술개발 사업’의 지원을 받아 이루어졌다.
건국대학교 개요
독립운동의 맥동 속에서 태어난 당당한 민족사학 건국대학교는 1931년 상허 유석창 선생께서 의료제민(醫療濟民)의 기치 아래 민중병원을 창립한 이래, 성(誠) 신(信) 의(義) 교시를 바탕으로 ‘교육을 통한 나라 세우기’의 한 길을 걸어왔다. 서울특별시 광진구 능동로 서울캠퍼스와 충북 충주시 충원대로 GLOCAL(글로컬) 캠퍼스에 22개 단과대학과 대학원, 4개 전문대학원(건축전문대학원, 법학전문대학원, 경영전문대학원, 의학전문대학원), 10개 특수대학원을 운영하며 교육과 연구, 봉사에 전념하고 있다. 건국대는 ‘미래를 위한 도약, 세계를 향한 비상’이란 캐치프레이즈 하에 새로운 비전인 ‘르네상스 건국 2031’을 수립, 2031년까지 세계 100대 대학으로 도약하는 것을 목표로 ‘신지식 경제사회를 선도하는 글로벌 창의 인재’를 양성하고 있다.
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6월 19일 10:35
