혈액-줄기세포의 젊음 유지 비결을 찾다 (SNUH 소식)

SNUH 소식

혈액-줄기세포의 젊음 유지 비결을 찾다

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적혈구, 백혈구, 혈소판 등 우리 몸속의 각종 혈액 세포를 만들어 내는 혈액-줄기세포(조혈모세포)는 백혈병, 악성빈혈 같은 질환 치료에 있어 매우 중요합니다. 서울대학교병원 내과 김효수 교수 연구팀(허진 교수, 서울대학교 자연과학부 백성희 교수)이 혈액-줄기세포 중 가장 우수한 세포를 선별, 대량 확보해 치료에 적용할 수 있는 혈액-줄기세포 조절 원천기술을 개발했습니다. 이로써 관련 질환의 치료제 개발은 물론, 보다 효과적인 골수이식 기술의 실제 적용을 앞당길 것으로 기대됩니다. 


연구의 발견 내용이 무엇인가요?

우리의 뼈 속 골수에는 각종 줄기세포, 특히 혈액-줄기세포들이 존재합니다. 골수 내에 존재하는 혈액세포들의 조상인 혈액-줄기세포들 중에서, 가장 젊고 분화재생 능력이 뛰어난 것이 바로 최상위 혈액-줄기세포(LT-HSC, Long-Term Hematopoietic Stem Cell)입니다. 연구팀은 이 혈액-줄기세포에서만 특이하게 카이원(KAI1; CD82) 분자가 발현*하며, 이 분자가 면역을 담당하는 대식세포(Macrophage)의 다크(DARC; CD234) 단백질과 상호작용하여 최상위 혈액줄기세포가 휴면상태를 유지할 수 있도록 한다는 것을 밝혀냈습니다.

* 속에 있거나 숨은 것이 밖으로 나타나는 것


이 연구의 의의는 무엇인가요?

학계에서도 이미 골수 내에서 휴면상태의 혈액-줄기세포를 깨워 그 수를 증폭시키는 것은 가능했습니다. 그러나 이렇게 증폭된 혈액-줄기세포는 장기적으로 혈액으로 만드는 기능이 없어진다는 한계가 있습니다. 환자에게 적용해도 조혈 효과가 미미할 수밖에 없습니다. 이번 연구는 혈액-줄기세포를 대량 증폭한 후 기능과 젊음을 유지시킨 채로 잠재워 저장할 수 있는 핵심 기술을 밝혀냄으로써 이 문제에 대해 해결책을 제시하고 있습니다. 


이 신기술을 이용하면 백혈병과 악성빈혈 등 골수기능부전증의 치료제 개발이 가능하며, 골수이식의 성공률을 높일 수 있습니다. 젊음을 유지한 최상위 혈액-줄기세포를 대량으로 증폭해 보관하는 방법이 상용화되면, 줄기세포가 필요한 환자들에게 신속하게 최상위줄기세포를 공여하는 혈액-줄기세포은행을 만들 수 있는 길이 열리게 됩니다. 더불어 면역세포 및 인공혈액을 제작하는 분야에서도 새로운 기반을 마련할 것입니다.



“이번 연구를 통해 생쥐와 인간 모두에게 적용이 가능한 줄기세포-조절 원천기술을 개발했습니다. 이로써, 골수와 제대혈에 있는 인간 혈액-줄기세포를 이용해 백혈병과 악성빈혈의 치료제 개발과 최적화된 골수이식 기술의 임상적용을 획기적으로 앞당길 수 있습니다. 임상시험을 거쳐 향후 5년 이내에 원천기술을 상용화하는 것을 목표로 하고 있습니다.”

- 서울대학교병원 내과 김효수 교수


이번 연구는 보건복지부의 선도형 세포치료 연구사업단과 연구중심병원 육성 R&D사업, 미래창조과학부의 줄기세포 선도연구팀 육성사업, 리더연구자 지원사업의 지원을 바탕으로 5년간 수행되었으며, 세계 최고 권위의 줄기세포전문지인 ‘Cell Stem Cell(5-Year Impact Factor: 24.565)'에 2016년 3월 18일에 공개되었습니다. 

<보충설명> 

[그림1 - 평상시] LT-HSC(최상위 혈액-줄기세포, 흰 고양이)에서만 특이하게 발현하는 CD82단백질과대식세포(검은 고양이)의 표면에서 발현하는 DARC 단백질은 서로 파트너입니다. 평상시에는 CD82-DARC의 결합으로 인해 대식세포(검은 고양이)가 LT-HSC(흰 고양이)를 보호하여 휴면상태에 있도록 합니다.

[그림2 – 골수 파괴 후 복구상태] 골수의 세포들이 전멸하면 휴면상태에 있던 LT-HSC(흰 고양이) 표면의 CD82가 사라지고, 이 세포가 잠에서 깨어나 증식/분화를 시작합니다. 그 결과 하위 혈액세포인 ST-HSC(연회색 고양이), MPP(진회색 고양이)가 태어나고, 그 이하 모든 혈액세포들, 백혈구/적혈구/혈소판 등이 재생됩니다.

즉, CD82가 있는 상태에서는 최상위 혈액-줄기세포가 휴면상태로 생명을 유지합니다. 반면 골수가 파괴되어 혈액세포가 필요해지면, C82가 사라지면서 최상위 줄기세포가 증식/분화를 하여 필요한 혈액세포를 만들어냅니다.

[출처] 혈액-줄기세포의 젊음 유지 비결을 찾다|작성자 서울대학교병원