[과학을 읽다]줄기세포…부작용 줄이고 효능 높인다

국내 연구팀, 2개 세포 동시 배양 나노 분리막 개발

▲다공성 나노멤브레인.[사진제공=서울대 연구팀]

[아시아경제 정종오 기자] 줄기세포는 치료기술의 새로운 장을 개척할 것이란 사실에 많은 사람들이 관심을 나타내고 있습니다. 인간은 질병으로부터 자유롭지 못합니다. 질병 치료기술은 그동안 발전을 거듭해 왔습니다.

인간의 질병 치료는 크게 세 가지로 나눠볼 수 있습니다. 장기 치료 기술이 첫 번째입니다. 타인이나 혹은 인공 장기를 통 째로 이식하는 것이죠. 두 번째로 분자 치료가 있습니다. 분자 치료에는 항암제, 면역 억제제 등의 치료가 있죠.

마지막 세 번째로 세포치료가 있습니다. 이 세포치료에는 배아줄기세포와 성체줄기세포 등이 존재합니다. 배아줄기세포는 분화 능력이 뛰어납니다. 신경줄기세포(신경세포), 간엽줄기세포(근육, 뼈), 조혈줄기세포(림프구, 적혈구) 등으로 다분화가 가능하죠.

이 때문에 줄기세포에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 세포 치료의 가장 큰 장애요인은 거부 반응에 있습니다. 제대로 안착하지 못하고 암으로 변하는 등의 부작용이 있다는 것이죠. 분화 능력도 뛰어나고 거부 반응도 없다면 줄기세포 치료는 획기적 방법이 될 수 있습니다.

이런 가운데 국내 연구팀이 줄기세포 치료를 위한 세포를 배양할 때 얇고 기공이 넓어서 특정 세포로의 분화 효율이 크게 향상된 다공성 나노분리막을 개발해 관심을 모으고 있습니다. 분리막(멤브레인, membrane)은 액체 또는 기체의 특정성분을 선별적으로 통과시켜 혼합물을 분리할 수 있는 액체막 또는 고체막으로 필터역할을 합니다.

앞서 지적한 것처럼 줄기세포는 다분화 기능 등으로 다양한 질병 치료의 해결책으로 많은 주목을 받고 있습니다. 줄기세포 치료제를 인체에 직접 주입하면 분화 효율이 낮고 암세포로 변하거나 다른 부위로 이동해 원치 않은 세포로 자라나는 부작용이 나타납니다.

이 같은 문제점을 해결하기 위해 분리막이 필요합니다. 즉 줄기세포를 원하는 세포로 키운 후 사용하는 방법 가운데 줄기세포와 특정세포 사이에 분리막을 둬 줄기세포를 공배양하는 방법이 주목받고 있습니다. 공배양은 두 가지 이상의 세포를 동시에 키우는 기술을 말합니다.

공배양으로 자라는 세포가 특정 세포 쪽으로 분화하는데 필요한 고가의 단백질이나 신호물질을 따로 넣어주지 않아도 함께 자라는 세포와 상호작용을 통해 얻을 수 있기 때문에 효율적이고 경제적이라고 합니다.

이번에 개발된 분리막은 얇고(380nm, 기존의 20배 정도) 공극률이 높아(52%, 기존의 25배 이상) 세포를 공배양할 때 배양하는 두 세포간의 신호물질 교환에 유리하고 직접적 상호작용까지 가능합니다. 여기에 분화 효능도 높습니다.

온도를 낮추는 것만으로 세포는 물론 분리막에 아무런 손상도 주지 않고 세포를 시트 형태로 분리해낼 수 있습니다. 개발한 분리막을 이용해 줄기세포를 심근세포로 분화시켰을 때 기존보다 최소 2~8배의 효율을 보였다고 하는군요.

서울대 김병수, 차국헌 교수 연구팀이 이번 연구를 수행했습니다. 연구팀은 "다양한 종의 세포를 줄기세포와 공배양해 3D 형태의 다층 분화 세포 시트를 얻을 수 있는 플랫폼 기술"이라며 "나노스케일의 세포 간 상호작용 연구에 도움을 주는 등 줄기세포를 비롯한 세포연구 분야에 중요한 실마리와 유용한 도구를 제공할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했습니다.