줄기세포를 이용한 재생의학 연구의 새로운 단초 마련
국립암센터(원장 이강현, http://www.ncc.re.kr)는 국제암대학원대학교 김인후 대학원장, 시스템종양생물학과 이호 교수 연구팀이 서울대학교 백성희 교수 연구팀과 함께 배아줄기세포의 분화능을 조절하는 새로운 단백질(폰틴/Pontin)의 기능을 밝혀, 줄기세포를 이용한 재생의학 연구의 새로운 단초를 제시하였다고 밝혔다.
이번 연구 결과는 세계 최고 권위의 과학 전문지인 Nature의 자매지 Nature Communications(IF 10.742) 저널에 4월 10일로 온라인 게재되었다.
인간을 포함하는 모든 포유류 동물은 하나의 수정란이 분열하여 여러 가지 조직과 세포를 갖는 개체로 성장하게 되는데, 이는 수정란의 배아줄기세포의 전분화능(pluripotency)에 기인한다. 이러한 배아줄기세포의 전분화능과 분화 과정을 조절하고 이용하면 줄기세포로부터 신경 세포, 피부 세포 등 다양한 세포 또는 조직을 만들 수 있을 것으로 예상할 수 있다. 이러한 이유로 배아줄기세포 연구는 아직까지 불치병으로 여겨지는 많은 질병들에 대한 재생의학적 치료제 개발과 활용에 응용 가능성이 크다고 할 수 있다.
본 연구에서는 일반적인 유전자조절인자로만 알려져 있던 폰틴(Pontin)이 주요 전사인자인 Oct4와 함께 작용하여 배아줄기세포 전분화능 유지에 필수적인 유전자들의 발현을 조절함을 규명하였다. 또한, 분화된 세포를 다시 역분화시켜 전분화능을 갖는 유도만능줄기세포(induced pluripotent stem cells, iPS)가 만들어지는 과정이 폰틴에 의해 조절 받는다는 사실도 확인되었다.
추가로 폰틴이 ‘긴 비암호화 RNA(long intergenic non-coding RNA, lincRNA)’의 발현을 조절하여 배아줄기세포의 전분화능을 조절한다는 사실도 규명하였다.
결과적으로 본 연구를 통하여 배아줄기세포의 전분화능이 폰틴(Pontin)에 의해 조절되는 새로운 기전을 밝혔고, 이는 줄기세포를 이용한 재생의학 연구와 치료제의 개발에 크게 기여할 것으로 기대된다.
그림 1. <배아줄기세포 전분화능 유지에 필요한 폰틴>
(왼쪽) 전분화능이 유지된 배아줄기세포는 alkaline phosphatase 양이 많기 때문에 짙게 염색 된다 (WT).
(오른쪽) 폰틴(Pontin)의 양이 줄어든 배아줄기세포는 전분화능을 유지하고 못하고 분화가 일어나 alkaline phosphatase 양이 줄어들어 염색이 되지 않음을 알 수 있다 (Pontin KO).
그림 2. <배아줄기세포에서 폰틴의 역할 모식도>
폰틴이 배아줄기세포(ES cells)의 전분화능 유지에 작용하는 역할 모식도. 폰틴은 배아줄기세포의 주요 전사조절인자 Oct4와 결합하여 그 하위 표적유전자들의 발현을 조절한다. 이 표적 유전자 중에는 배아줄기세포의 분화를 억제하는 ‘긴 비암호화 RNA (long intergenic non-coding RNA, lincRNA)’도 포함된다.
