체세포 유래의 비배아성 줄기세포는 많은 성체 조직에서 발견되며 대표적으로 지방조직, 골수, 말초혈액, 양수, 태반융모막 그리고 제대혈 유래의 줄기세포가 있다. 대부분의 체세포 유래 줄기세포는 다분화능을 가지나 제대혈과 양막상피 세포에서 분리되는 체세포 유래 줄기세포는 전분화능을 가진다. 이를 비배아성 전분화능 줄기세포라 하는데 이전에는 배아성 만능줄기세포에 비해 제한된 분화능력을 가지고 있다고 알려졌었다. 그러나 최근 제대혈과 양막상피 세포에 존재하는 비배아성 줄기세포가 모든 배엽유래 세포로 분화 가능하다는 전분화능이 보고되고 있다1).

비배아성 줄기세포는 배아성 만능줄기세포에 비해 생체 내에 투여 시 다양한 분화능이 확인되지 않았다는 단점이 있다. 그러나 이러한 비배아성 줄기세포는 생체 이식 후에도 배아성 줄기세포에 비해 강한 생존능력을 보이며 세포사멸로부터의 조직세포 보호기능, 내재성 조직세포의 이동 및 분화 유도 등 다양한 기능이 보고되고 있다. 따라서 세포 치료뿐 아니라 세포를 이용한 유전자 치료에의 응용도 기대된다.

현재 서울대 수의과학연구실에서는 비배아성 전분화능 줄기세포를 분리하여 대량증식 시키는 방법을 연구 하고 있다. 최종적으로는 세포치료를 목표로 하더라도, 연구를 위해 상당한 양을 균질하게 분리, 배양할 수 있어야 한다. 그 다음으로는 전분화능의 기전을 연구하고 있다. 장기이식의 대용으로 세포치료를 선택한다면, 생체 내에 투여했을 때 정확하게 우리가 원하는 세포로 가장 많은 수의 세포가 분화해야 한다. 예를 들면, 골조직을 재생하고 싶을 때 골배아세포가 특이적으로 분화 됐거나, 혹은 분화하고 있는 줄기세포를 투여하는 것이 가장 적합하다고 볼 수 있다. 이러한 것들을 찾기 위해서 비배아성 전분화능 줄기세포의전분화능에서 핵심적인 역할을 할 것으로 기대되는 유전자의 발현을 억제시키거나 과발현을 유도해 줄기세포의 분화 및 증식에 미치는 영향을 형태학적, 세포 생물학적, 그리고 유전학적 분석으로 줄기세포의 작용 기전을 파악한다. 일례로 제대혈 유래의 줄기세포에서 지속적으로 발현하고 있는 전사인자중 하나인 ZNF281이라는 유전자 발현을 억제시킬 경우, 자연적으로 골배아 전구세포로 분화가 유도 된다는 점을 확인했다2). 이렇게 얻어진 결과를 이용해 특정 유전자의 발현 혹은 활성을 일시적으로 억제시켜서 특정 세포로 분화를 유도한 줄기세포를 동물에 투여해 목적하는 세포로의 분화를 확인하고 있다.

21세기는 생명공학의 획기적인 발전이 기대되는 상황이다. 절대적으로 공여자가 부족할 수밖에 없는 장기이식을 대체할 재생의학의 한 분야로서, 다양한 종류의 줄기세포치료 혹은 줄기세포를 이용한 유전자 치료가 시도되고 있으며, 특히 생활수준의 향상과 함께 날로 증가 하고 있는 성인병 등 만성 비감염성 질환의 치료 수단으로서 줄기세포에 관한 연구는 계속될 것이다.

서광원(서울대 수의과 대학 수의과학연구소 연구 교수)