줄기세포 치료제 부작용의 원인인 미분화줄기세포를 제거하는 후박추출물의 효능과 그 작용기전을 규명한 연구결과가 발표됐다.
- 미분화줄기세포: 줄기세포 치료제로 사용하고자 만능줄기세포(역분화줄기세포)로부터 분화를 유도하는 과정에서, 불완전 분화로 인해 분화되지 않고 남아있는 세포. 기형종 종양으로 분화될 수 있어 줄기세포 치료제 개발 시 제거가 필요하다.
- 후박: 목련과 식물인 후박나무의 줄기나 뿌리껍질을 말린 것. 향균 작용 및 이뇨작용을 나타내며 소화장애, 구토, 설사, 기관지염, 천식 등에도 사용한다.
한국한의학연구원(원장 김종열, KIOM, www.kiom.re.kr, 이하 한의학연)은 임상의학부 정선구 박사 연구팀이 후박 추출물을 활용해 기형종 형성능력이 있는 미분화줄기세포를 선택적으로 사멸시킬 수 있다는 사실을 세포 및 유정란 장뇨막 이식 실험을 통해 확인하고 그 작용기전도 규명했다고 밝혔다.
- 기형종: 근육, 치아, 머리카락, 뼈 등 다양한 형태의 조직으로 구성된 암종
- 유정란 장뇨막 이식 실험: 실험동물 대신 유정란(有精卵) 발생과정에서 형성된 막에 세포를 이식해 필요한 결과를 분석하는 실험 방식. 이식 과정에서 세포 손실에 의한 정량적 변수를 최소화 하는 장점이 있다.
만능줄기세포인 역분화줄기세포는 신경세포, 혈액세포, 근·골격세포 등 인체를 구성하는 모든 세포로 분화가 가능하다. 이런 특성을 활용해 재생 불가능한 손상 세포를 치료하려는 연구들이 전 세계적으로 활발히 진행 중이다.
- 만능줄기세포: 인체를 구성하는 모든 세포로 분화 가능한 세포. 배아줄기세포 또는 역분화줄기세포가 이에 해당함
- 역분화줄기세포: 체세포에 특정 유전자를 주입해 유발된 역분화로 인체 어떤 세포로도 분화가 가능해진 만능 줄기세포
한편, 역분화줄기세포는 기형종을 형성할 수 있는 문제점이 있어 줄기세포 치료에 바로 적용하는 것은 위험하다. 이에 역분화줄기세포를 손상된 세포를 대체 할 수 있도록 분화를 유도한 후 분화된 세포를 치료에 적용해야한다.
하지만 분화 과정에서 불완전 분화로 미분화성 역분화줄기세포가 소량이라도 잔존할 경우 기형종 형성의 부작용이 여전히 발생할 수 있다. 따라서 안전한 줄기세포 치료제 개발을 위해서는 해당 세포를 선택적으로 제거하는 과정이 반드시 필요하다.
연구팀은 역분화줄기세포와 분화를 유도한 세포에 한의소재를 처리해 미분화줄기세포를 선택적으로 사멸시키는 소재를 선별했다. 나아가 선별된 소재의 작용기전을 확인하고자 미분화줄기세포 사멸에 주요역할을 하는 TP53유전자*와의 관계를 분석했다.
- TP53유전자: 세포사멸 및 세포주기 억제 등 주요기능을 담당하는 유전자로 세포를 사멸하는 표적 유전자를 발현시키는 역할을 한다. TP53유전자 결손줄기세포는 세포사멸 및 세포주기 억제 기능을 상실한다.
연구팀은 이를 위해 유전자 재조합 방식을 적용해 TP53유전자의 기능이 상실된 줄기세포 모델을 제작했다. 그 후 TP53유전자 결손줄기세포와 정상줄기세포에 선별된 소재를 각각 처리해 미분화줄기세포 사멸여부를 분자생물학적 기법을 이용해 비교 분석했다.
연구 결과 선별된 소재 중 한약재 후박의 추출물이 처리 된 TP53유전자 정상줄기세포에서 세포사멸이 유발된 것을 확인할 수 있었다. 반면 TP53유전자 결손줄기세포에선 미분화줄기세포의 사멸이 발생하지 않았다. 후박 추출물에 의해 활성화 된 p53 단백질(TP53유전자에 의해 표현됨)이 세포사멸 또는 세포주기 억제 기능을 담당하는 표적 유전자의 발현을 증가시켜 세포사멸을 유도한 결과이다.
또한, 연구팀은 실험동물대체 시스템인 유정란 장뇨막 이식 실험을 통해 후박 추출물의 기형종 형성 억제효과를 최종적으로 확인했다. 연구 결과, 해당 실험에서도 세포실험과 같이 TP53유전자 정상줄기세포에서만 기형종 형성이 억제됨을 확인했다.
연구책임자인 임상의학부 정선구 박사는 “기존 발표된 다양한 화합물 및 항체와 더불어 후박 추출물이 미분화줄기세포의 기형종 형성능 문제를 극복하는데 기여할 것으로 기대한다”며 “향후 후박추출물의 분화된 세포의 세포사멸 저항성 및 작용·부작용에 대해 지속적으로 연구할 계획”이라고 밝혔다.
한의학연 김종열 원장은 “한의소재는 줄기세포 치료를 포함한 현대 첨단치료기법에까지 그 활용 범위가 매우 넓어 잠재적 가치가 크다”며 “세계 최고수준의 한의학 R&D 역량을 바탕으로 세계 바이오·헬스 영역에서 뛰어난 성과를 거둘 수 있도록 노력할 것”이라고 밝혔다.
본 연구결과는 국제학술지 파이토메디슨(Phytomedicine) 온라인 최신호에 게재됐다.
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