복제배아줄기세포는 한마디로 복제배아에서 뽑아낸 줄기세포다.
지난해 황우석 서울대 교수가 이 복제배아줄기세포를 세계 최초로 추출했다며 미국 과학잡지 사이언스에 발표했다.
복제배아줄기세포는 환자의 체세포를 난자와 결합해 만든 복제배아에서 추출되기 때문에 환자에게 이식할 때 거부반응을 일으키지 않는다는 게 최대 장점이다.
◆체세포 핵을 난자에 이식
생명의 시초인 배아는 정자와 난자가 만나 만들어진다.
그러나 복제 기술의 발달로 정자가 아니라 몸에서 떼어낸 체세포를 핵이 제거된 난자에 넣어도 배아가 만들어진다는 게 밝혀졌다.
최초의 복제동물인 '돌리'가 바로 이런 체세포 핵이식 방법에 의해 탄생됐다.
체세포 핵이식을 통해 탄생한 동물은 체세포를 제공한 동물과 똑같은 유전자를 갖는다.
왜냐하면 난자에서 유전자가 들어 있는 핵을 제거한 관계로 결국 배아에는 체세포의 유전자만 남기 때문이다.
그래서 이 과정을 복제라고 부른다.
이후 소나 말 고양이 돼지 등 여러 동물이 복제되면서 과학자들의 관심은 인간에게로 쏠렸다.
사람의 경우도 체세포 핵이식을 통해 복제배아를 만들 수 있을까라는 의문이었다.
황 교수가 바로 이 문제를 풀어 세계적 과학자로 떠올랐다.
황 교수는 지난해 사이언스지 논문을 통해 한 여성의 몸에서 떼낸 체세포를 그 여성의 난자에 넣어 배아를 만든 후 줄기세포를 추출하는 데 성공했다고 발표했다.
이른바 복제배아줄기세포다.
◆복제배아줄기세포 추출
복제배아줄기세포를 만들기 위해선 우선 체세포 핵이 이식된 난자를 배반포(수정 후 4∼5일)라는 단계까지 키워야 한다.
이 배반포에 들어 있는 공 모양의 세포덩어리(내부 세포덩어리)로부터 줄기세포를 뽑아낼 수 있다.
최초 핵이식 후 줄기세포를 뽑아낼 수 있는 이 배반포 배아단계까지를 보통 '치료용 복제'라고 한다.
만약 이 배아를 여성의 자궁에 이식하면 흔히 인간 복제로 알려진 '개체 복제' 단계가 된다.
배반포에서 분리된 내부 세포덩어리는 다른 세포로의 분화는 억제된 채 세포 숫자만 늘어나도록 배양된다.
세포 숫자가 늘어 적당한 크기로 되면 다시 이를 분리해 새로운 배양접시로 옮겨 배양한다.
이처럼 몇 차례에 걸쳐 이뤄지는 배양과정을 '계대배양'이라 부른다.
계대배양을 반복하면 많은 양의 세포를 만들 수 있게 된다.
배아줄기세포는 이런 계대배양 과정에서 죽지 않고 살아남는 '세포주'(Cell line)를 분리해 낸 것이다.
일반 세포는 분열을 거치는 과정에서 늙어가지만 줄기세포는 죽지 않기 때문이다.
체세포 핵이식에서 세포주 형태를 만들기까지 일반적으로 4∼6주가 걸린다.
이렇게 만들어진 배아줄기세포는 염색체 검사와 기능 검사를 거쳐야 인정받을 수 있다.
DNA 검사결과 체세포와 동일한 유전자를 가져야 하며 면역결핍된 쥐에게 주입했을 때 종양(테라토마)이 만들어져야 정상이다.
이 같은 검증작업은 보통 12주 정도 소요된다.
◆연구는 어떻게
일단 배아줄기세포주를 갖고 있으면 계속 분열해 숫자를 늘릴 수 있다.
다른 연구기관들은 이런 줄기세포를 분양받아 연구에 활용하면 된다.
배아줄기세포가 어떻게 특정한 세포로 바뀌는지,그 과정에서 암을 유발하지는 않는지 등등이 연구 주제가 된다.
이 같은 연구가 완료되고 안전성까지 검증돼야 비로소 줄기세포의 실용화는 가능하다.
이런 복제배아줄기세포는 환자맞춤형 치료법으로 급부상하고 있다.
장원락 한국경제신문 과학기술부 기자 wrjang@hankyung.com
지난해 황우석 서울대 교수가 이 복제배아줄기세포를 세계 최초로 추출했다며 미국 과학잡지 사이언스에 발표했다.
복제배아줄기세포는 환자의 체세포를 난자와 결합해 만든 복제배아에서 추출되기 때문에 환자에게 이식할 때 거부반응을 일으키지 않는다는 게 최대 장점이다.
◆체세포 핵을 난자에 이식
생명의 시초인 배아는 정자와 난자가 만나 만들어진다.
그러나 복제 기술의 발달로 정자가 아니라 몸에서 떼어낸 체세포를 핵이 제거된 난자에 넣어도 배아가 만들어진다는 게 밝혀졌다.
최초의 복제동물인 '돌리'가 바로 이런 체세포 핵이식 방법에 의해 탄생됐다.
체세포 핵이식을 통해 탄생한 동물은 체세포를 제공한 동물과 똑같은 유전자를 갖는다.
왜냐하면 난자에서 유전자가 들어 있는 핵을 제거한 관계로 결국 배아에는 체세포의 유전자만 남기 때문이다.
그래서 이 과정을 복제라고 부른다.
이후 소나 말 고양이 돼지 등 여러 동물이 복제되면서 과학자들의 관심은 인간에게로 쏠렸다.
사람의 경우도 체세포 핵이식을 통해 복제배아를 만들 수 있을까라는 의문이었다.
황 교수가 바로 이 문제를 풀어 세계적 과학자로 떠올랐다.
황 교수는 지난해 사이언스지 논문을 통해 한 여성의 몸에서 떼낸 체세포를 그 여성의 난자에 넣어 배아를 만든 후 줄기세포를 추출하는 데 성공했다고 발표했다.
이른바 복제배아줄기세포다.
◆복제배아줄기세포 추출
복제배아줄기세포를 만들기 위해선 우선 체세포 핵이 이식된 난자를 배반포(수정 후 4∼5일)라는 단계까지 키워야 한다.
이 배반포에 들어 있는 공 모양의 세포덩어리(내부 세포덩어리)로부터 줄기세포를 뽑아낼 수 있다.
최초 핵이식 후 줄기세포를 뽑아낼 수 있는 이 배반포 배아단계까지를 보통 '치료용 복제'라고 한다.
만약 이 배아를 여성의 자궁에 이식하면 흔히 인간 복제로 알려진 '개체 복제' 단계가 된다.
배반포에서 분리된 내부 세포덩어리는 다른 세포로의 분화는 억제된 채 세포 숫자만 늘어나도록 배양된다.
세포 숫자가 늘어 적당한 크기로 되면 다시 이를 분리해 새로운 배양접시로 옮겨 배양한다.
이처럼 몇 차례에 걸쳐 이뤄지는 배양과정을 '계대배양'이라 부른다.
계대배양을 반복하면 많은 양의 세포를 만들 수 있게 된다.
배아줄기세포는 이런 계대배양 과정에서 죽지 않고 살아남는 '세포주'(Cell line)를 분리해 낸 것이다.
일반 세포는 분열을 거치는 과정에서 늙어가지만 줄기세포는 죽지 않기 때문이다.
체세포 핵이식에서 세포주 형태를 만들기까지 일반적으로 4∼6주가 걸린다.
이렇게 만들어진 배아줄기세포는 염색체 검사와 기능 검사를 거쳐야 인정받을 수 있다.
DNA 검사결과 체세포와 동일한 유전자를 가져야 하며 면역결핍된 쥐에게 주입했을 때 종양(테라토마)이 만들어져야 정상이다.
이 같은 검증작업은 보통 12주 정도 소요된다.
◆연구는 어떻게
일단 배아줄기세포주를 갖고 있으면 계속 분열해 숫자를 늘릴 수 있다.
다른 연구기관들은 이런 줄기세포를 분양받아 연구에 활용하면 된다.
배아줄기세포가 어떻게 특정한 세포로 바뀌는지,그 과정에서 암을 유발하지는 않는지 등등이 연구 주제가 된다.
이 같은 연구가 완료되고 안전성까지 검증돼야 비로소 줄기세포의 실용화는 가능하다.
이런 복제배아줄기세포는 환자맞춤형 치료법으로 급부상하고 있다.
장원락 한국경제신문 과학기술부 기자 wrjang@hankyung.com
