[4] 줄기세포 기술
의료, 생명공학의 혁명적 대안 -줄기 세포
난치병 치료는 물론 모든 인체 장기 재생
1. 요약
“줄기세포 연구를 허용하라”
지난 8일 미국 영화도시 할리우드에서는 이상한 데모가 벌어졌다. 로널드 레이건 전대통령의 부인 낸시 레이건여사와 영화배우 더스틴 호프만 등 이름만 대도 알만한 유명인사 수백명이 줄기세포 연구지지 캠페인을 대대적으로 벌였다. 이들은 또 캠페인에서 2백만 달러의 연구 자금을 모금, 관련 재단에 전했다.
유명인사들이 이런 행사를 벌인 이유는 이들의 친인척들이 파킨슨병과 치매 등을 앓고 있으나 근본적인 해결책인 줄기세포 연구를 정부가 제한하고 있기 때문이다. 미국 정부는 윤리적인 이유를 들어 아직 줄기세포에 대한 본격적인 연구는 허용하지 않고 있다.
최근 유전공학이 미래의 첨단 과학 산업으로 부각되는 가운데 줄기세포 연구에 대한 관심이 집중되고 있다. 일명 만능세포로도 불리는 줄기세포는 현재까지 인류가 당면한 대부분 질병의 치료는 물론 장기의 훼손을 근원적으로 해결할 수 있는 유일한 해결책이기 때문이다.
과학자들이 제시하고 있는 줄기세포의 용도는 2백10가지의 장기 재생은 물론 고질병이었던 파킨슨병, 각종 암, 당뇨병과 척수손상 등의 치료에 이르기까지 다양하다. 즉 줄기 세포를 이용하면 인류는 이제 모든 질병에서 해방되어 무병장수는 물론 수명연장까지 가능하다는 것이다.
지난 2월 황우석박사가 세계 최초로 사람의 난자를 이용한 줄기세포를 배양, 세계적인 관심을 끈 것도 이 같은 이유 때문이다. 따라서 줄기세포에 관한 연구는 과학기술적인 의미 보다는 이를 이용한 산업적인 효용에 더 큰 관심이 집중되고 있다.
일부 분석가들은 이들 질환의 환자가 수억 명 이상인 점을 들어 줄기세포 연구가 형성할 치료 시장규모만 해도 향후 수년간 최소 50억 달러 이상을 형성할 것으로 내다보고 있다.
이에 따라 미국, 유럽, 일본 등 선진 각국 연구진은 줄기세포를 이용한 연구에 전력을 쏟고 있으며 국내에서도 지난 2002년 국책 과제로 세포응용연구 사업단을 구성, 연간 1백억 원씩 1천여억 원을 투입하는 초대형 프로젝트로 추진하고 있다. 이미 각국에서는 줄기세포의 상업적 이용을 목적으로 한 기업들이 속속 설립되고 있으며 국내에서도 벤처기업을 중심으로 산업화를 모색하고 있다.
2. 기술개요
줄기세포(stem cell)란 정자와 난자가 수정한 후 장기와 조직으로 분화되는 분화를 앞둔 배아단계에서, 근육, 뼈, 피부 등 어떤 기관으로도 전환될 수 있는 만능세포를 말한다.
사람의 경우 줄기세포는 ▲수정란이 처음 분열할 때 형성되는 만능 줄기세포(난자와 정자의 수정이후 8세포기까지) ▲이 만능 줄기세포들이 계속 분열해 만들어지는 배아 줄기세포(전분화능세포 pluripotent cell) ▲성숙한 조직과 기관에 들어있는 다기능 줄기세포(성체 줄기세포 multipotent cell)등으로 나눌 수 있다.
그러나 초기 분열기에 만들어지는 만능 줄기세포는 그 자체가 한명의 태아가 될 수 있기 때문에 윤리적인 이유로 연구가 제한되고 있는 상태. 따라서 현재 연구의 관심은 배아 줄기세포와 성체줄기 세포로 모이지고 있다.
배아 줄기세포에서 배아(embryo)는 생식세포인 정자와 난자가 만나 결합된 수정란을 의미한다. 보통 수정된 후 조직과 기관으로 분화가 마무리되는 8주까지의 단계를 말하는데 배아줄기세포는 착상 직전 배반포기 배아나 임신 8~12주 사이에 유산으로 태아에서 추출한 줄기세포를 의미하는 것으로 인체를 구성하는 모든 세포로 분화가 가능하다. 여기서 분화를 억제시켜 각종 장기로 발달할 수 있는 능력을 가진 원시세포를 유지 시켜준 상태를 배아 줄기 세포주로 부른다.
이에 비해 성체줄기세포는 인체의 각종 장기에 이미 존재하는 세포를 채취, 줄기세포를 발전시킨 것으로 특정 조직으로만 분화되는 특징이 있다. 그러나 성체줄기세포는 배아줄기 세포보다 수명이 짧고 채취되는 양이 적어 실제에 적용하기 어려운 단점이 있다. 그러나 최근에는 성체줄기 세포를 이용, 간세포 등 각종 조직으로 분화시키는 실험이 성공을 거두고 있어 주목된다.
줄기세포를 추출, 환자의 병부위에 이식하면 손상된 세포가 정상적으로 복원돼 병이 치료되거나 조직과 장기가 재생되는 효과를 볼 수 있다. 당뇨병 환자에 췌장세포와 랑게르한스 섬 세포를 이식한 결과 인슐린 투여와 유사한 효과를 거뒀다.
신경세포의 손실로 초래된 신경계 질환과 도파민 생성 세포가 죽은 파킨슨병 등도 줄기세포를 이식, 증상이 호전된 실험 결과가 나왔다. 선천성 면역계 결함, 뼈와 연골의 질환, 암, 피부화상, 대머리 증상 등도 줄기세포를 이용하면 치료가 가능하다는 것이 의학계의 분석이다. 쉽게 말해 장기 이식과 똑 같은 효과를 거두는 것이다.
연구진들은 또 배아줄기 세포의 심층적인 연구를 통해 선천적인 유전질환을 예방할 수 있는 방법도 찾아낼 수 있다고 밝히고 있다.
배아줄기세포의 배양기술은 우선 불임 치료 시 임신에 이용하고 남은 배아에서 내세포괴 세포를 분리, 특수 배양액에서 배양해 분열만 거듭하는 미분화 상태의 배아 줄기세포를 얻는 방법이 있다.
또 지난 97년 복제양 ‘돌리’를 생산한 것과 같이 핵치환 방법을 통해서도 얻을 수 있다. 특정 동물의 체세포에서 핵을 분리한 후 이를 핵이 제거된 수정난에 주입해 포배상태까지 발생시킨 뒤 잉여배아와 동일한 방법을 통해 줄기세포를 얻는 것이다. 이 경우 환자 자신의 배아줄기 세포를 만드는 것이기 때문에 면역거부 반응이 적어 의학적 이용에 장점이 있다.
그러나 핵치환 기술의 경우 성공확률이 아직 낮고 유전적인 문제가 해결되지 않는 등 해결 과제를 안고 있다. 또 인간 배아줄기세포의 경우 체외 배양 시 세포사멸이나 분화가 잘 일어나 이 문제점을 해결할 수 있는 보편적인 배양방법이 개발되어야 하며 배아줄기세포의 분자적 특성을 규명하는 기초연구도 병행되어야 한다.
배아줄기세포는 다른 세포와의 공배양 혹은 배양액 속에 LIF나 FGF2 등의 세포성장인자를 첨가하여 미분화상태로 유지하고 있으나, 아직까지 자발적 분화를 완전하게 억제하지 못하는 실정이다. 특히, 세포치료에 이용될 배아줄기세포는 인체에 영향을 미칠 수 있는 물질이 배제된 상태에서 대량 배양이 이루어져야 하기 때문에 배양 방법의 최적화가 요구된다.
앞으로 이 분야의 주요 연구를 통해 ▲인간 배아의 배 발생능 개선 기술 ▲배반포에서 내세포괴의 분리 기술 ▲배아줄기세포의 배양조건 개발 ▲배아줄기세포의 특성 분석 ▲품질 기준 개발 ▲효율적이고 투명한 배아줄기 세포주 은행 운영 방안 등에서 많은 개선이 이뤄져야할 것으로 보인다.
또 성체출기세포의 경우 모든 조직에서 존재 여부가 확실히 확인되지는 않은 상태이며 세포의 수가 적고 분리하기도 쉽지 않다. 또 나이가 들수록 각 조직에 존재하는 성체줄기세포의 수, 분화능력 및 증식능력이 저하되기 때문에 자가 세포치료에 충분한 정도의 세포를 얻는 방법이 연구돼야 할 것이다.
3. 국내외 기술동향
지난 1998년 11월 미국의 톰슨과 기어하트 연구팀이 사람의 배아 줄기세포와 배아 생식세포의 배양을 최초로 성공 시킨 이래 줄기세포 연구는 급진전하고 있다.
지난 2003년 12월 마리아 생명공학 연구소의 박세필 박사팀은 인간 배아줄기 세포로 쥐의 파킨슨병 치료에 성공했다.
연구팀은 파킨슨병을 일으키는 신경전달물질인 도파민 생성에 관여하는 두개의 유전자를 인간 배아줄기세포에 넣어 이를 파킨슨병에 걸린 쥐에 이식한 결과 배아줄기세포가 이식된 쥐는 면역 거부 반응 없이 도파민성 세포가 생성됐으며 정상 쥐와 비슷한 수준으로 회복된 것을 확인 했다. 연구팀은 미국이 보유중인 배아줄기세포를 이용했다.
서울대 황우석 박사팀은 지난 2월 사람의 난자로 배아줄기세포를 배양하는데 세계 최초로 성공했다. 연구진은 여성의 난자에서 핵을 빼낸 뒤 본인의 체세포를 난자속에 주입하는 방법으로 사람 배아 줄기세포(신경세포)를 만드는데 성공했다.
그동안 쥐나 토끼의 난자에 사람 체세포를 주입하는 ‘이종간 핵이식’을 통한 줄기세포로 특정 세포를 분화시킨 적은 있으나 사람의 난자에 사람의 체세포를 주입한 것은 처음이다.
황교수는 “면역거부 반응을 없앤 배아줄기세포를 만들어 이미 신경세포로 분화 시켰기 때문에 이제 임상에 적용하는 일만 남았다”며 이를 병치료에 이용할 수 있다고 밝혔다.
◇ 냉동배아를 이용한 줄기세포 생산과정
성체줄기세포를 이용한 실험 사례도 최근 크게 늘고 있다.
미국 피츠버그대 로버트 코모스박사는 울혈성 심부전증 환자 10명의 엉덩이뼈에서 채취한 성체줄기세포로 손상된 심근에 심어 심장의 박출기능을 크게 호전시키는데 성공했다. 연구진은 손상된 심근에 혈액공급을 늘이기 위한 혈관우회로 수술을 하면서 줄기세포를 심었다.
그 결과 수술 6개월후 줄기세포 그룹은 박출계수가 46.1%(정상치는 55%)로 수술만 한 그룹의 37.2%에 비해 훨씬 높게 나타났다.
일본 지바대 연구팀은 최근 심장줄기세포로 심근을 배양하는데 최초로 성공했다.
연구팀은 심장 줄기세포에만 있는 Scal이라는 단백질을 가진 세포가 극미량 있는데 착안, 성장한 쥐의 심장을 효소를 이용해 분해한 다음 이 세포만을 추출해 냈다. 이 세포를 호르몬과 함께 4주간 배양한 결과 스스로 박동하는 세포가 생겨났으며 이 세포의 표면 단백질이 심근세포로 확인 됐다.
줄기세포로 새로운 치아를 만드는 방법도 개발됐다.
영국 런던 킹스대학 재생치과 전문의 폴 샤프 박사는 생물로부터 채취한 줄기세포를 시험관에서 배아로 배양해 이를 잇몸에 심어 새로운 치아를 자연적으로 나게 하는 기술을 최근 개발했다.
샤프박사는 이 기술을 쥐에 시험한 결과 몇 주만에 새 치아가 자라났다고 밝히고 성인에게 이를 적용할 경우 새 치아가 자라는데 약 2개월이 걸릴 것으로 전망했다.
연구팀은 이 기술을 사람에게 적용할 경우 그 비용도 합성치아를 심는데 드는 값과 비슷하다면서 상업용 기술을 개발하기 위한 사설회사도 설립했다고 밝혔다.
4. 국내외 시장동향 및 전망
지난 2월 황우석 박사팀이 사람의 난자를 이용한 배아줄기세포 생산에 성공하면서 국내의 줄기세포 배양기술은 세계적인 수준을 인정 받게됐다. 그러나 배아줄기세포 생산이후 이를 구체적인 사례에 적용해 부작용 없이 질환을 치료하거나 장기를 생산해내는 세부적인 응용기술의 개발이 향후 연구진의 과제로 남겨져 있다.
순도 높은 배아줄기세포의 제작방법 확립, 배아줄기세포로부터 특정세포의 분화유도와 관련 시스템 구축, 특정세포로 분화된 세포의 특성을 검토하고 이를 이용할 수 있는 가능성 등이 빠른시간 내에 개발돼야 한다.
과학자들은 줄기세포의 기능을 완전히 해명하고 이를 이용한 치료방법을 개발하는데 앞으로 10여년이 걸릴 것으로 보고 있다. 이러한 기술이 확립될 경우 그 산업적 효과는 엄청날 것으로 보인다.
전문가들은 줄기세포 배양기술의 경제적인 파급효과는 향후 1년 이내에 50억달이 이상이 될 것으로 내다보고 있다. 미국의 경제지 비즈니스위크는 줄기세포를 포함한 관련 신기술 시장이 줄잡아 1백조원은 될 것으로 전망했다.
그러나 줄기세포기술은 연구 특성상 인간자체를 그대로 복제할 수 있다는 윤리적인 문제점이 향후 과학자들이 넘어야할 과제이다. 독일, 프랑스, 오스트리아, 스위스 등 세계각국이 배아 복제는 물론 인간 배아 연구자체를 금지할 정도이다. 영국, 일본 등은 배아 줄기세포를 허용했거나 허용할 움직임을 보이고 있으며 미국도 최근 제한적 범위 내에서 관련 기술개발에 대한 연방정부의 연구지원을 승인했다.
따라서 각국 정부가 배아줄기세포 등에 관한 연구에 어느 정도 긍정적인 연구 범위를 규정할지도 큰 관심사이다. 그러나 이러한 제약에도 불구하고 미국의 지론, 어드밴스드 셀 테크널러지, 존스 생식연구소등 세계각국의 생명공학기업들은 이를 상업화 하려는 준비를 착실히 진행 중이어서 그 결과가 주목된다.
의료, 생명공학의 혁명적 대안 -줄기 세포
난치병 치료는 물론 모든 인체 장기 재생
1. 요약
“줄기세포 연구를 허용하라”
지난 8일 미국 영화도시 할리우드에서는 이상한 데모가 벌어졌다. 로널드 레이건 전대통령의 부인 낸시 레이건여사와 영화배우 더스틴 호프만 등 이름만 대도 알만한 유명인사 수백명이 줄기세포 연구지지 캠페인을 대대적으로 벌였다. 이들은 또 캠페인에서 2백만 달러의 연구 자금을 모금, 관련 재단에 전했다.
유명인사들이 이런 행사를 벌인 이유는 이들의 친인척들이 파킨슨병과 치매 등을 앓고 있으나 근본적인 해결책인 줄기세포 연구를 정부가 제한하고 있기 때문이다. 미국 정부는 윤리적인 이유를 들어 아직 줄기세포에 대한 본격적인 연구는 허용하지 않고 있다.
최근 유전공학이 미래의 첨단 과학 산업으로 부각되는 가운데 줄기세포 연구에 대한 관심이 집중되고 있다. 일명 만능세포로도 불리는 줄기세포는 현재까지 인류가 당면한 대부분 질병의 치료는 물론 장기의 훼손을 근원적으로 해결할 수 있는 유일한 해결책이기 때문이다.
과학자들이 제시하고 있는 줄기세포의 용도는 2백10가지의 장기 재생은 물론 고질병이었던 파킨슨병, 각종 암, 당뇨병과 척수손상 등의 치료에 이르기까지 다양하다. 즉 줄기 세포를 이용하면 인류는 이제 모든 질병에서 해방되어 무병장수는 물론 수명연장까지 가능하다는 것이다.
지난 2월 황우석박사가 세계 최초로 사람의 난자를 이용한 줄기세포를 배양, 세계적인 관심을 끈 것도 이 같은 이유 때문이다. 따라서 줄기세포에 관한 연구는 과학기술적인 의미 보다는 이를 이용한 산업적인 효용에 더 큰 관심이 집중되고 있다.
일부 분석가들은 이들 질환의 환자가 수억 명 이상인 점을 들어 줄기세포 연구가 형성할 치료 시장규모만 해도 향후 수년간 최소 50억 달러 이상을 형성할 것으로 내다보고 있다.
이에 따라 미국, 유럽, 일본 등 선진 각국 연구진은 줄기세포를 이용한 연구에 전력을 쏟고 있으며 국내에서도 지난 2002년 국책 과제로 세포응용연구 사업단을 구성, 연간 1백억 원씩 1천여억 원을 투입하는 초대형 프로젝트로 추진하고 있다. 이미 각국에서는 줄기세포의 상업적 이용을 목적으로 한 기업들이 속속 설립되고 있으며 국내에서도 벤처기업을 중심으로 산업화를 모색하고 있다.
2. 기술개요
줄기세포(stem cell)란 정자와 난자가 수정한 후 장기와 조직으로 분화되는 분화를 앞둔 배아단계에서, 근육, 뼈, 피부 등 어떤 기관으로도 전환될 수 있는 만능세포를 말한다.
사람의 경우 줄기세포는 ▲수정란이 처음 분열할 때 형성되는 만능 줄기세포(난자와 정자의 수정이후 8세포기까지) ▲이 만능 줄기세포들이 계속 분열해 만들어지는 배아 줄기세포(전분화능세포 pluripotent cell) ▲성숙한 조직과 기관에 들어있는 다기능 줄기세포(성체 줄기세포 multipotent cell)등으로 나눌 수 있다.
그러나 초기 분열기에 만들어지는 만능 줄기세포는 그 자체가 한명의 태아가 될 수 있기 때문에 윤리적인 이유로 연구가 제한되고 있는 상태. 따라서 현재 연구의 관심은 배아 줄기세포와 성체줄기 세포로 모이지고 있다.
배아 줄기세포에서 배아(embryo)는 생식세포인 정자와 난자가 만나 결합된 수정란을 의미한다. 보통 수정된 후 조직과 기관으로 분화가 마무리되는 8주까지의 단계를 말하는데 배아줄기세포는 착상 직전 배반포기 배아나 임신 8~12주 사이에 유산으로 태아에서 추출한 줄기세포를 의미하는 것으로 인체를 구성하는 모든 세포로 분화가 가능하다. 여기서 분화를 억제시켜 각종 장기로 발달할 수 있는 능력을 가진 원시세포를 유지 시켜준 상태를 배아 줄기 세포주로 부른다.
이에 비해 성체줄기세포는 인체의 각종 장기에 이미 존재하는 세포를 채취, 줄기세포를 발전시킨 것으로 특정 조직으로만 분화되는 특징이 있다. 그러나 성체줄기세포는 배아줄기 세포보다 수명이 짧고 채취되는 양이 적어 실제에 적용하기 어려운 단점이 있다. 그러나 최근에는 성체줄기 세포를 이용, 간세포 등 각종 조직으로 분화시키는 실험이 성공을 거두고 있어 주목된다.
줄기세포를 추출, 환자의 병부위에 이식하면 손상된 세포가 정상적으로 복원돼 병이 치료되거나 조직과 장기가 재생되는 효과를 볼 수 있다. 당뇨병 환자에 췌장세포와 랑게르한스 섬 세포를 이식한 결과 인슐린 투여와 유사한 효과를 거뒀다.
신경세포의 손실로 초래된 신경계 질환과 도파민 생성 세포가 죽은 파킨슨병 등도 줄기세포를 이식, 증상이 호전된 실험 결과가 나왔다. 선천성 면역계 결함, 뼈와 연골의 질환, 암, 피부화상, 대머리 증상 등도 줄기세포를 이용하면 치료가 가능하다는 것이 의학계의 분석이다. 쉽게 말해 장기 이식과 똑 같은 효과를 거두는 것이다.
연구진들은 또 배아줄기 세포의 심층적인 연구를 통해 선천적인 유전질환을 예방할 수 있는 방법도 찾아낼 수 있다고 밝히고 있다.
배아줄기세포의 배양기술은 우선 불임 치료 시 임신에 이용하고 남은 배아에서 내세포괴 세포를 분리, 특수 배양액에서 배양해 분열만 거듭하는 미분화 상태의 배아 줄기세포를 얻는 방법이 있다.
또 지난 97년 복제양 ‘돌리’를 생산한 것과 같이 핵치환 방법을 통해서도 얻을 수 있다. 특정 동물의 체세포에서 핵을 분리한 후 이를 핵이 제거된 수정난에 주입해 포배상태까지 발생시킨 뒤 잉여배아와 동일한 방법을 통해 줄기세포를 얻는 것이다. 이 경우 환자 자신의 배아줄기 세포를 만드는 것이기 때문에 면역거부 반응이 적어 의학적 이용에 장점이 있다.
그러나 핵치환 기술의 경우 성공확률이 아직 낮고 유전적인 문제가 해결되지 않는 등 해결 과제를 안고 있다. 또 인간 배아줄기세포의 경우 체외 배양 시 세포사멸이나 분화가 잘 일어나 이 문제점을 해결할 수 있는 보편적인 배양방법이 개발되어야 하며 배아줄기세포의 분자적 특성을 규명하는 기초연구도 병행되어야 한다.
배아줄기세포는 다른 세포와의 공배양 혹은 배양액 속에 LIF나 FGF2 등의 세포성장인자를 첨가하여 미분화상태로 유지하고 있으나, 아직까지 자발적 분화를 완전하게 억제하지 못하는 실정이다. 특히, 세포치료에 이용될 배아줄기세포는 인체에 영향을 미칠 수 있는 물질이 배제된 상태에서 대량 배양이 이루어져야 하기 때문에 배양 방법의 최적화가 요구된다.
앞으로 이 분야의 주요 연구를 통해 ▲인간 배아의 배 발생능 개선 기술 ▲배반포에서 내세포괴의 분리 기술 ▲배아줄기세포의 배양조건 개발 ▲배아줄기세포의 특성 분석 ▲품질 기준 개발 ▲효율적이고 투명한 배아줄기 세포주 은행 운영 방안 등에서 많은 개선이 이뤄져야할 것으로 보인다.
또 성체출기세포의 경우 모든 조직에서 존재 여부가 확실히 확인되지는 않은 상태이며 세포의 수가 적고 분리하기도 쉽지 않다. 또 나이가 들수록 각 조직에 존재하는 성체줄기세포의 수, 분화능력 및 증식능력이 저하되기 때문에 자가 세포치료에 충분한 정도의 세포를 얻는 방법이 연구돼야 할 것이다.
3. 국내외 기술동향
지난 1998년 11월 미국의 톰슨과 기어하트 연구팀이 사람의 배아 줄기세포와 배아 생식세포의 배양을 최초로 성공 시킨 이래 줄기세포 연구는 급진전하고 있다.
지난 2003년 12월 마리아 생명공학 연구소의 박세필 박사팀은 인간 배아줄기 세포로 쥐의 파킨슨병 치료에 성공했다.
연구팀은 파킨슨병을 일으키는 신경전달물질인 도파민 생성에 관여하는 두개의 유전자를 인간 배아줄기세포에 넣어 이를 파킨슨병에 걸린 쥐에 이식한 결과 배아줄기세포가 이식된 쥐는 면역 거부 반응 없이 도파민성 세포가 생성됐으며 정상 쥐와 비슷한 수준으로 회복된 것을 확인 했다. 연구팀은 미국이 보유중인 배아줄기세포를 이용했다.
서울대 황우석 박사팀은 지난 2월 사람의 난자로 배아줄기세포를 배양하는데 세계 최초로 성공했다. 연구진은 여성의 난자에서 핵을 빼낸 뒤 본인의 체세포를 난자속에 주입하는 방법으로 사람 배아 줄기세포(신경세포)를 만드는데 성공했다.
그동안 쥐나 토끼의 난자에 사람 체세포를 주입하는 ‘이종간 핵이식’을 통한 줄기세포로 특정 세포를 분화시킨 적은 있으나 사람의 난자에 사람의 체세포를 주입한 것은 처음이다.
황교수는 “면역거부 반응을 없앤 배아줄기세포를 만들어 이미 신경세포로 분화 시켰기 때문에 이제 임상에 적용하는 일만 남았다”며 이를 병치료에 이용할 수 있다고 밝혔다.
◇ 냉동배아를 이용한 줄기세포 생산과정
성체줄기세포를 이용한 실험 사례도 최근 크게 늘고 있다.
미국 피츠버그대 로버트 코모스박사는 울혈성 심부전증 환자 10명의 엉덩이뼈에서 채취한 성체줄기세포로 손상된 심근에 심어 심장의 박출기능을 크게 호전시키는데 성공했다. 연구진은 손상된 심근에 혈액공급을 늘이기 위한 혈관우회로 수술을 하면서 줄기세포를 심었다.
그 결과 수술 6개월후 줄기세포 그룹은 박출계수가 46.1%(정상치는 55%)로 수술만 한 그룹의 37.2%에 비해 훨씬 높게 나타났다.
일본 지바대 연구팀은 최근 심장줄기세포로 심근을 배양하는데 최초로 성공했다.
연구팀은 심장 줄기세포에만 있는 Scal이라는 단백질을 가진 세포가 극미량 있는데 착안, 성장한 쥐의 심장을 효소를 이용해 분해한 다음 이 세포만을 추출해 냈다. 이 세포를 호르몬과 함께 4주간 배양한 결과 스스로 박동하는 세포가 생겨났으며 이 세포의 표면 단백질이 심근세포로 확인 됐다.
줄기세포로 새로운 치아를 만드는 방법도 개발됐다.
영국 런던 킹스대학 재생치과 전문의 폴 샤프 박사는 생물로부터 채취한 줄기세포를 시험관에서 배아로 배양해 이를 잇몸에 심어 새로운 치아를 자연적으로 나게 하는 기술을 최근 개발했다.
샤프박사는 이 기술을 쥐에 시험한 결과 몇 주만에 새 치아가 자라났다고 밝히고 성인에게 이를 적용할 경우 새 치아가 자라는데 약 2개월이 걸릴 것으로 전망했다.
연구팀은 이 기술을 사람에게 적용할 경우 그 비용도 합성치아를 심는데 드는 값과 비슷하다면서 상업용 기술을 개발하기 위한 사설회사도 설립했다고 밝혔다.
4. 국내외 시장동향 및 전망
지난 2월 황우석 박사팀이 사람의 난자를 이용한 배아줄기세포 생산에 성공하면서 국내의 줄기세포 배양기술은 세계적인 수준을 인정 받게됐다. 그러나 배아줄기세포 생산이후 이를 구체적인 사례에 적용해 부작용 없이 질환을 치료하거나 장기를 생산해내는 세부적인 응용기술의 개발이 향후 연구진의 과제로 남겨져 있다.
순도 높은 배아줄기세포의 제작방법 확립, 배아줄기세포로부터 특정세포의 분화유도와 관련 시스템 구축, 특정세포로 분화된 세포의 특성을 검토하고 이를 이용할 수 있는 가능성 등이 빠른시간 내에 개발돼야 한다.
과학자들은 줄기세포의 기능을 완전히 해명하고 이를 이용한 치료방법을 개발하는데 앞으로 10여년이 걸릴 것으로 보고 있다. 이러한 기술이 확립될 경우 그 산업적 효과는 엄청날 것으로 보인다.
전문가들은 줄기세포 배양기술의 경제적인 파급효과는 향후 1년 이내에 50억달이 이상이 될 것으로 내다보고 있다. 미국의 경제지 비즈니스위크는 줄기세포를 포함한 관련 신기술 시장이 줄잡아 1백조원은 될 것으로 전망했다.
그러나 줄기세포기술은 연구 특성상 인간자체를 그대로 복제할 수 있다는 윤리적인 문제점이 향후 과학자들이 넘어야할 과제이다. 독일, 프랑스, 오스트리아, 스위스 등 세계각국이 배아 복제는 물론 인간 배아 연구자체를 금지할 정도이다. 영국, 일본 등은 배아 줄기세포를 허용했거나 허용할 움직임을 보이고 있으며 미국도 최근 제한적 범위 내에서 관련 기술개발에 대한 연방정부의 연구지원을 승인했다.
따라서 각국 정부가 배아줄기세포 등에 관한 연구에 어느 정도 긍정적인 연구 범위를 규정할지도 큰 관심사이다. 그러나 이러한 제약에도 불구하고 미국의 지론, 어드밴스드 셀 테크널러지, 존스 생식연구소등 세계각국의 생명공학기업들은 이를 상업화 하려는 준비를 착실히 진행 중이어서 그 결과가 주목된다.