가톨릭세포치료사업단 뉴스레터 13호

유도만능줄기세포를 이용한 질환의 모델링과 재생의학 적용 연구클러스터 (윤건호교수)

윤건호교수 - 가톨릭대학교 의과대학 내과학 내분비내과

유도만능줄기세포(induced pluripotent stem cell)는 기존의 배아줄기세포와는 달리 성인의 체세포를 다양한 방법으로 역 분화를 시켜서 배아줄기세포와 동등한 성격을 갖는 줄기세포를 말한다. 2006년에 일본의 Yamanaka 박사에 의해 개발된 후 줄기세포연구의 새로운 흐름으로 자리를 잡았고 이에 대한 공로로 Yamanaka 박사는 2012년 노벨생리 의학상을 수상하였다. 세계적인 줄기세포 연구 선두그룹들은 유도만능줄기세포를 이용한 임상적용에 박차를 가하고 있으며 특히 일본은 유도만능줄기세포 분야를 차세대 산업의 핵심중추로서 지정하여 천문학적인 연구비와 지원을 아끼지 않고 있는 실정이다.

2014년 4월 가톨릭의대 윤건호•주지현 교수 팀은 보건복지부 보건의료연구개발사업(신기술개발 분야)에서 “국제협력을 통해 국제표준에 적합한 한국인 다빈도 백혈구항원 형 유도만능줄기세포 주 생산 및 국가줄기세포은행 기증(Generation and banking of induced pluripotent stem cells from prevalent HLA-typed Korean donors, and the global standardization of the Korea iPSC bank through international collaborations)”이란 연구제목으로 유도만능줄기세포(역분화줄기세포) 관련 국가연구과제를 수주하였다.

유도만능줄기세포(iPS cell) 연구는 배아줄기세포연구를 엄격하게 금지하는 가톨릭이념에도 부합하는 것으로서, 향후 줄기세포 연구의 새로운 방향으로써의 유도만능줄기세포는 매우 유용하고 발전가능성이 큰 분야로 판단되고 있다. 2005년 황우석박사 사태 이후 천주교 생명위원회에서 배아줄기세포 이외의 줄기세포 연구의 활성화를 위해 전폭적인 투자를 결정하고 매년 많은 지원을 아끼지 않고 있다. 가톨릭의대의 세포생산시설은 생명위원회의 지원으로 2007년에 설립된 것으로서, 성체줄기세포 연구의 핵심 시설로 발전하였다. 상기한 국가연구과제를 수주할 때, 줄기세포연구기관으로서 가톨릭의대의 우수한 GMP 시설과 최근 5천례를 돌파한 조혈모세포이식과 같은 오랜 기간 쌓여온 우수한 인프라와 성과들이 좋은 평가를 받아 과제 수주라는 쾌거를 이루어 냈다.

이 과제의 연구비 수주를 통해서 윤건호 교수 연구팀은 1년간 제대혈세포와 환자세포를 이용하여 8개의 homozygote 유도만능줄기세포주를 생산하여 기존의 초기 1년 목표성과였던 세포주 3개를 2배 이상 상회하는 우수한 성과를 내었다(그림1). 성공적인 연구결과는 가톨릭줄기세포 연구의 우수성을 증명하는 것으로서 앞으로 한국 유도만능줄기세포의 연구와 임상 적용에 새로운 길을 제시한 것이라 볼 수 있다. 또한 우수한 연구성과와 이를 통해 구축된 가톨릭 내의 연구네트워크를 가톨릭세포치료사업단의 연구클러스터의 형태로 발전시키는 것이 이후 지속적인 성과 창출과 발전에 필수적이라 생각하여 2014년 8월부터는 윤건호 교수 주도하에 연구클러스터를 조직하여 활동하고 있다.

그림 1. 7번째로 생산된 유도만능줄기세포의 Quality control사진

이 연구의 성공은 여러 가지로 큰 의미를 가지고 있다. 연구총괄책임을 맡은 윤건호 교수는 “유도만능줄기세포의 국가표준을 가톨릭의대에서 세워나가는 것이고 이는 이 분야에서 국내 주도권을 가질 수 있는 좋은 기회를 얻은 것”이라고 의미를 부여하였다. 유도만능줄기세포의 생산을 책임지는 주지현 교수도 “과제의 필수요구사항이 일본 교토대 야마나카박사의 유도만능줄기세포은행과 국제협력이 필수적인 과제의 특성상 미국과 일본의 줄기세포 연구 경험을 본 대학의 연구역량과 자연스럽게 결합시킬 수 있을 것으로 생각되고 대학내의 다른 연구 그룹들에게도 새로운 협력관계를 제공할 수 있으면 좋겠다”고 소감을 밝혔다.

지난 2014년 가을 가톨릭세포치료사업단의 제 10차 가톨릭국제줄기세포심포지엄에서 유도만능줄기세포 사업단 주관 하에 세계적으로 명망 있는 줄기세포은행 전문가와 정부 담당자를 모시고 유도만능줄기세포 satellite 심포지엄을 개최하여 성황리에 마친 경험을 시작으로 국내 연구 네트워크뿐 만 아니라 국제 네트워크로 발전을 꾀하고 있다(그림2). 이 과정에서 가톨릭세포치료사업단의 유도만능줄기세포 클러스터가 중심적인 역할을 할 것으로 생각된다.

그림2. 영국줄기세포은행책임자, NIH줄기세포 책임자, 질병관리본부담당자, 일본 교토대의 은행책임자 등이 참석하여 성황리에 개최된 유도만능줄기세포 은행 국제 워크샵

이 연구과제를 통해 가톨릭의대는 1년에 8억씩 2년간 총 16억 원의 국가연구비를 지원 받아서 한국인의 다빈도 HLA를 지닌 유도만능줄기세포를 생산하여 국가줄기세포주 은행에 기탁하게 된다. 이 세포주 생산과정은 역분화를 유도하는 초대세포(primary cell)를 얻는 단계부터, 만들어진 유도만능줄기세포를 저장하기까지 아직 정립되지 않은 한국표준기술지침을 만드는 막중한 임무도 연구팀에 주어졌다. 생산된 유도만능줄기세포가 임상진료에 사용 가능한 수준이 되어야 하기 때문에 연구실에서 수행해 왔던 기존의 유도만능줄기세포의 생산방법과는 전혀 다른 차원의 접근이 될 것으로 연구팀은 예상하고 있다. 가톨릭의대 줄기세포연구의 새로운 도전을 시작하는 윤건호교수는 다음과 같은 포부와 감사의 말로 인터뷰를 마무리하였다. “이번 연구는 생명을 존중하는 가톨릭의 전통과 한국 줄기세포의 연구를 이끌어온 가톨릭대학의 연구력이 만들어낸 쾌거입니다. 20년 이상의 HLA분석 경험을 잘 정리하여 연구팀을 도운 미생물학 교실의 김태규 교수님, 줄기세포의 세포 기능평가를 도와주시는 진단검사의학과의 김용구 교수님, GMP 세포생산에 탁월한 지식으로 도움을 주신 장재덕 교수님께 진심으로 감사 드리고, 같이 1년간 고생하신 다른 여러 실무 선생님들에게도 지면을 빌어 감사의 마음을 전합니다. 기쁜 마음은 잠시, 앞으로 겸손하게 최선을 다해 노력하여 새로운 줄기세포 연구의 흐름을 이끌도록 하겠습니다.

가톨릭세포치료사업단의 유도만능줄기세포 연구클러스터는 유능하고 우수한 관련 연구자들의 참여에 문을 열어 놓고 있으며, 이를 통하여 가톨릭 줄기세포의 새로운 흐름을 만들어 나갈 것입니다. 감사합니다.

그림3. 유도만능줄기세포 연구클러스터의 구성

유도만능줄기세포를 이용한 질환의 모델링과 재생의학 적용 연구클러스터 (윤건호교수)

관절연골 재생을 위한 줄기세포 치료연구회 연구클러스터 (김석중 교수)