성체줄기세포 표지 분석기술 개발됐다

성체줄기세포 분리·대량배양으로 질병치료에 전기 마련될 듯

▲생쥐 피부의 성체줄기세포. 딸세포 중 불멸 유전정보(H2A.Z)를 지닌 성체줄기세포의 핵에 H3K27me3 분자가 비대칭적으로 다량 분포돼 있다는 것을 확인할 수 있다.[사진제공=한국기초과학지원연구원]

[아시아경제 정종오 기자] 성체줄기세포 표지 분석기술이 개발됐다. 인체 내 아주 적게 존재하는 성체줄기세포의 고유한 세포분열 특성을 분석하는 방법이 개발됨에 따라 앞으로 성체줄기세포의 표지, 분리, 대량배양과 이를 이용한 질병치료 등의 응용연구수행에 새로운 전기가 마련될 것으로 기대된다.

성체줄기세포는 비대칭적 자기 복제(Asymmetric Self-Renewal)라는 독특한 세포분열방식을 통해 2개의 딸세포 중 앞으로 줄기세포가 될 1개의 딸세포에게만 줄기세포 고유의 '불멸 유전정보(immortal DNA)'를 전달한다. 다른 딸세포는 유전정보를 전달 받지 못한 상태에서 분화 후 죽는다.

이번 연구는 이들 2개의 딸세포 중 어느 쪽이 줄기세포 고유의 불멸 유전정보를 전달받아 성체줄기세포로 분화되는 지를 밝혀내는 분석법이다. 새롭게 발굴된 성체줄기세포 바이오마커 후보 분자인 메틸화된 히스톤 형태의 'H3K27me3· H3K4me3'과 기존에 알려진 성체줄기세포 바이오마커이자 불멸 유전정보 표지분자인 H2A.Z에 대한 이중면역형광염색을 실시한 후 바이오 분자 이미징 분석이 이뤄졌다.

향후 성체줄기세포가 될 딸세포에 메틸화된 히스톤 형태의 'H3K27me3· H3K4me3'이 세포 사멸될 운명인 다른 딸세포에 비해 상대적으로 훨씬 많이 분포함을 밝혀냄에 따라 이들 분자가 성체줄기세포를 특이적, 효율적으로 표지할 수 있는 바이오마커임을 확인했다.

이번 연구 결과를 토대로 현재 초기 연구가 진행 중인 기초지원연의 '슈퍼바이오-전자현미경과 3차원 전자토모그래피 분석기법 기반 성체줄기세포 염색체의 크로마틴 조절단백질들의 3차원 분자구조연구'가 본 궤도에 오르게 됐다. 한국기초과학지원연구원 오창 본원에 설치중인 슈퍼 바이오-전자현미경이 본격 가동되면 관련 분자 이미징 연구가 훨씬 더 탄력을 받을 것으로 전망된다.

이번 연구는 한국기초과학지원연구원(원장 정광화) 전자현미경연구부 허양훈 박사팀이 담당했다. 자연과학분야 전문 학술지 Nature의 세포생물학 분야 자매지인 '세포 사멸과 질병(Cell Death and Disease)'지 4일자 온라인판 (논문명: Decreased H3K27 and H3K4 trimethylation on mortal chromosomes in distributed stem cells. IF=5.177)에 실렸다.

허양훈 박사는 "이번 연구를 통해 인체 내에 극소수로 존재하는 성체줄기세포를 손쉽게 표지할 수 있는 분석기술 관련 정보를 생물정보학 데이터베이스와 연계해 제공하는 것이 가능할 것"이라며 "성체줄기세포를 이용한 세포노화방지기전 연구나 손쉽고 효과적 암 초기진단 분석법 개발 등의 후속 연구에도 도움이 될 수 있다"고 설명했다.