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| ▲ 오일환 가톨릭의대 의생명과학교실 교수 | ||
줄기세포는 다양한 종류의 세포로 분화할 수 있는 다중분화능 (multipotent differentiation) 이 있을 뿐 아니라, 체내의 손상 받은 부위에서 세포를 새로 재생할 수 있는 능력으로 인하여 다른 의학적 수단이 별로 없는 퇴행성 질환이나 심한 외상으로 인한 질병을 치료할 수 있는 새로운 대안으로 부상되어 왔다.
그러나, 줄기세포에 대한 희망적인 가능성뿐 아니라, 현재의 상황에 대한 정확한 이해가 필요한 상황이다. 따라서 여기에서는 세포치료제와 줄기세포 분야에서의 과학적 패러다임의 변화와 함께 이들이 진정한 미래의학으로 발전하기 위해 필요한 방향을 가늠해 보고자 한다.
줄기세포의 패러다임 변화
현대의학에서 장기이식이 중요한 발전의 성과로 꼽혀 왔다. 그러나, 이들 이식의학의 문제는 공여자가 언제나 수요자에 비해 부족한 것이 문제였고, 이러한 말기적 장기기능 부전을 해결하는 근본적인 방법은 스스로 장기기능 자체가 개선되는 것이었고, 이에 따라 줄기세포를 통한 재생능력에 관심이 기울어 지게 되었다.
1999년도 인간유래 전분화능 줄기세포가 수립된데 이어, 과거 골수이식의 형태로 사용되고 있던 조혈줄기세포와 유사한 다양한 조직의 성체줄기세포 (또는 조직특이적 줄기세포; tissue-specific stem cell)들이 골수, 제대혈, 신경조직, 지방조직, 태반등 거의 우리몸의 전 장기에 걸쳐 줄기세포가 존재한다는 것이 밝혀지게 되었다.
그러나 줄기세포의 두 종류중의 하나인 배아줄기세포 (embrynoic stem cell) 이 전분화능 (totipotent)을 갖추고 있는 대신, 그 세포를 얻기위해 수정란에서 유래되는 배반포를 파괴해야 한다는 데서 윤리적 갈등이 불거져 나왔다. 이어서 성체줄기세포가 배아줄기세포의 대안으로 등장하기도 하였지만, 각각의 줄기세포의 세포학적 특성이 너무도 달랐다.
즉, 배아줄기세포가 증식을 잘하고 전분화능이 있는 반면, 기형종 (teratoma) 와 같은 암을 유발할 수 있고, 성체줄기세포는 분화능이 제한되고 증식력이 떨어지는 대신 조직에 쉽게 동화되고 암을 일으키는 가능성이 적어 임상적 응용이 더 용이한 장점이 있었다. 이러한 윤리적 갈등이 지속되는 가운데 이들을 극복하면서 보다 효과적인 줄기세포를 개발하려는 노력이 전세계적으로 이루어 져 왔다.
그러한 노력의 결정체 중 하나가 바로, 2012년 노벨상을 수상한 일본 S. Yamanaka 교수진에 의해 개발된 유도역분화 줄기세포 (iPS; induced pluripotent stem cells) 이다. 이는 이미 성체가 된 우리 몸의 어떠한 종류 체세포라 할지라도 4가지 종류의 유전자 조합 (Oct-4, Sox-2, c-myc, Klf-4)을 넣어서 배아줄기세포와 똑같은 전분화능을 가진 줄기세포로 되 돌릴수 있다는 것이다. 이연구의 성공으로 인하여, 한때 황우석 스캔들로 복잡했던 체세포 핵이식 (배아복제) 과정을 거치지 않고도 자신과 유전자가 동일한 전분화능 줄기세포를 얻게 되어 윤리적 문제를 간단히 해결하였다 (그림 1).
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물론, iPS 도 아직 연구의 초기단계에 있어 배아줄기세포처럼 teratoma를 발생시키는 문제등 기술적으로 해결할 과제는 많이 남아 있지만 꾸준한 연구가 지속되고 있으며, 최근 일본에서는 이러한 iPS를 이용한 황번변성증 치료가 이미 임상시험되었고, 이어 파킨슨씨 병등 다양한 난치성 질환으로 적응이 확대되고 있는 추세이다.
세포치료, 또 하나의 패러다임 변화
iPS 의 개발과 함께전분화능 줄기세포의 영역에서 커다란 변화가 있는 동안, 줄기세포의 다른 축인 성체줄기세포에서도 역시 커다란 변화들이 진행되고 있었다. 그것은 의학의 전분야에 걸쳐 활발히 진행되고 있는 성체줄기세포들의 임상시험과 이미 기대치가 높아진 난치병 환자들의 줄기세포 치료에 대한 요구였다.
특히, 조혈줄기세포(또는 조혈모세포)는 골수에서 혈액계의 모든 세포와 면역계를 재구성할 수 있는 능력이 있는 세포들로서 정상골수계의 모든 세포를 재생할 능력이 있어서 각종 백혈병, 혈액질환, 면역계 질환에 널리 활용되고 있다.
조혈줄기세포 와는 또 다른 줄기세포로서 최근 바이오 벤쳐등을 중심으로 활발히 생산되고 있는 세포들이 있는데 이들은 골수, 제대혈, 지방조직등에서 채취하게 되는 중간엽 기질세포 (mesenchymal stromal cell; MSC) 가 있다. 이들 중간엽 기질 세포들은 비교적 배양하기가 쉽고, 많은 양의 세포를 쉽게 증식시킬 수 있으며, 연골, 뼈, 근육과 같은 중배엽성 조직의 세포로 주로 분화할 능력과 더불어, 손상된 조직의 재생작용을 촉진해 주는 측면지원 효과를 통해 내인성줄기세포의 재생을 촉진하는 환경을 조직내 미세환경을 조성하는 역할을 하게 된다 (그림 2).
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현재 한국에서도 중간엽기질세포 기반의 세포치료제가 3종 허가를 받은 것 있으며 현재 약 16종의 줄기세포 치료제가 추가적으로 식픔의약품 안전청으로부터 세포치료제로 품목허가를 받기위한 임상시험이 이루어 지고 있다.
그러나, 이러한 활발한 임상시험과 줄기세포치료제 개발에서 중요한 한가지 포인트는 그것이 환자들에게 실질적인 안전성과 치료효과 (therapeutic efficacy)를 나타낼 수 있어야 한다는 것이다.
이를 위해서는 첫째로, 줄기세포는 연구단계에 있는 것이지 완성된 것이 아님을 인식할 필요가 있으며, 둘째로 이러한 효과를 검증하기 위해 줄기세포에 대한 과학적 평가를 할 수 있어야 한다는 것이며, 셋째로 우리사회의 인권존중의 차원에서 줄기세포 치료제 개발의 경제적 이익과 인권보장의 균형이 유지되어야 한다는 것이다.
그러하기에 제대로 검증할 수 있는 법리적 절차와 합리적 심사과정을 거친 줄기세포치료제가 개발 되기 위한 부단한 연구노력이 더욱 절실히 필요한 상황이며, 이러한 노력을 통해 미래의학의 밝은 미래와 더불어 차세대 핵심적 바이오 산업의 부가가치를 창출하는 것이 가능할 것이다.
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