줄기세포(Stem cell)란?

줄기세포(Stem cell)란?

 
안녕하세요 뉴노멀입니다.
 
오늘의 알고싶은 이야기는 줄기세포(Stem cell) 입니다.
배아 혹은 성체에 있는 다양한 종류의 조직으로 분화가 가능한 미분화세포로 최근 의학계는 물론 인류에계 새로운 세계를 제시해줄 것으로 예상되며 재생의학의 발전으로 줄기세포의 적절한 통제 기술이 확보된다면 질병치료의 새로운 세계가 열리게 됩니다.

자 이제부터 줄기세포의 정의와 종류, 줄기세포를 이용한 치료와 가치에 대해 알아보겠습니다. 

줄기세포의 정의

"만능 씨앗"으로 불리는 줄기세포는 아직 분화가 되지 않아 다른세포로 분화될 수 있는 세포를 뜻 합니다.
성장중인 배아가 정상적으로 발달 하기 위해서도 필요하지만 다 자란 성체의 몸에서도 노화되어 죽는 세포의 보충을 위해 지속적으로 새로운 세포의 공급이 필요하므로 필수적인 요소 입니다.  반복적으로 분열하여 자기재생(self-renewal)이 가능하고 특정조건 상태에서 분화하여 다양한 조직을 구성하는 세포가 될 수 있는 분화능력을 가진 세포이며 다시말해, 적절한 분화 조절을 통하여 다양한 조직생성이 가능하므로 난치성 질환의 치료 가능성을 제시하는 재생의학 분야의 중요한 세포원이라고 할 수 있습니다.
 줄기세포 종류에는 골수 및 지방과 같은 성체조직 내에 존재하는 성체줄기세포(Adult stem cell), 수정된 배아로부터 제작되는 배아 줄기세포(embryonic stem cell), 역분화(reprogramming)방법을 통해 분화된 체세포로부터 배아줄기세포와 동등한 표현형질과 분화능력을 가지도록 만들어진 유도만능줄기세포(induced -pluripotent stem cell)가 있습니다. 배아줄기세포는 모든 세포로 분화가 가능하며 성체줄기세포는 특정세포로만 분화가 가능한 특징이 있습니다. 그러나 윤리적인 문제 등으로 인해 최근 재생의학에서는 성체 줄기세포를 이용한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 이를 이용한 치료방법 및 적응증에 대해서도 활발한 연구가 이루어지고 있습니다.
 
 

성체줄기세포(Adult stem cell)

 성체 줄기세포는 성체의 장기 혹은 조직에 존재하는 줄기세포로 골수, 제대혈, 말초혈액, 지방 조직 내에서 주로 분포합니다. 최근에는 심장, 신경, 피부, 근육 등에서도 줄기세포가 존재함이 보고되고 있으며 대표적인 성체줄기세포는 조혈모세포(hematopoietic stem cell)와 중간엽줄기세포(mesenchymal stem cell)이 있습니다.
 
조혈모세포는 혈구 및 면역세포로 분화가 가능한 줄기세포이며 주로 골수, 말초혈액에 존재하여 혈액 및 면역질환 치료를 위한 세포이식술에 활용되어 왔습니다. 과학저널인 "Science"에 1999년 보고된 연구내용에는 골수유래 성체줄기세포 중 연골, 뼈, 지방세포 등으로 분화가능한 능력을 가진 중간엽줄기세포가 보고되었는데 재생의학분야에서 관련된 질환의 치료에 활용가능성이 제시되었습니다. 
 
중간엽 줄기세포는 성체조직에서 채취하여 비교적 간단한 방법을 통해 추출 할 수 있고 반복적인 추출이 가능한 장점이 있습니다.  배아줄기세포의 전분화능력에 비하면 분화능력이 다소 제한적이지만 자가 조직으로부터 분리, 배양이 가능하여 자가유래 세포치료제로서의 개발 가능성도 존재하여 최근 재생의학분야에서 다양한 임상연구가 진행되고 있습니다.
 
많은 재생의학 연구자들은 골수 및 지방줄기세포를 포함한 성체줄기세포의 조직재생 효능 및 안전성이 추가연구를 통해 확실히 검증된다면 척수손상, 신경질환, 뼈 및 연골질환, 심장질환, 피부재생등 다양한 손상 질환에 적용될 수 있을 것으로 전망하고 있습니다. 그러나 세포이식 후 생착능력 저하경향과 치료효능이 한계성에 대한 대한 추가적인 연구가 필요하며 이러한 문제를 극복하기 위한 응용기술의 개발이 필요합니다.

출처 : wikimedia.org

 

중간엽줄기세포(Mesenchymal stem cell)의 이용

 중간엽줄기세포(mesenchymal stem cell)는 연골, 골조직, 인대, 골수기질 등 다양한 결합조직으로의 분화능력이 있으며, 이러한 구조적 지지기능 이외에도 면역조절 및 억제기능을 가지고 있어서 염증 반응을 저해하고 조직재생에 적합한 줄기세포입니다.
 관절연골의 손상은 관절연골주변의 변성과 퇴행성 변화가 진행되면서 연골하골(subchondral bone)에 침범 후 관절염증을 일으켜 나타나는데 관절주위의 기질(matrix)으로 인해 혈액이나 골수 등으로부터 공급되는 전구세포(progenitor cell)와 관절연골세포들이 병변부위로 이동하기가 어려워 새로운 관절기질(reparative matrix)이 도달하기가 어려워 이러한 질환의 치료를 위해 중간엽줄기세포를 이용한 치료연구가 시행되고 있습니다. 
 
 

우리나라의 줄기세포치료제 현황

국내에서 승인받은 줄기세포 치료제 임상시험(연구자 임상 포함)은 총 75건에 달하며(식약처, 2012년 1월 ~ 2020년 1월), 줄기세포치료제 임상시험의 연간 승인 건수는 연간 20건(2012년 12건 / 2013년 8건 / 2014년 12건 / 2015년 9건 / 2016년 12건 / 2017년 5건 / 2018년 6건 / 2019년 9건) 을 넘기지 못하고 있습니다. 2019년 연간 전체 임상시험 승인건수는 972건인데 이 중 줄기세포 치료제 임상시험 승인 건수가 차지하는 비중은 0.9%에 불과하며, 전체승인 건수에서 연구자임상시험의 건수가 60%(45건)을 차지했습니다.
 
 

해외의 줄기세포 연구현황

단연 미국이 성체줄기세포, 배아줄기세포, 역 분화줄기세포 모두 논문 개체수로 1위를 차지하고 있으며 부시 행정부시절 윤리적문제로 인해 제한적이었지만 오바마 행정부가 들어서면서 제한을 풀어 다시금 활기를 띄고 있습니다. 다만 여러 문제로 인해 예산 중 86%를 배아를 제외한 줄기세포 연구에 지원한다고 합니다. 또한 EU도 배아줄기세포 연구에 있어서는 보수적인 편이며, 독일에서는 배아줄기세포 연구에 엄격한 제한을 하고 있으며 성체줄기세포와 역 분화줄기세포 연구에 집중되고 있다고 합니다.
 
역 분화줄기세포 분야에서는 미국을 제외하고 일본도 연구에 매우 앞서 있는 것으로 평가받고 있습니다. 제약회사나 정부차원에서도 많은 지원을 하고 있으며 이미 이러한 기술을 이용한 병원도 존재하고 법적인 문제가 없기때문에 줄기세포를 이용한 치료도 가능합니다.
 
우리나라에서는 줄기세포를 이용한 치료시술이 불가능하여 매우 고가의 치료비를 지불하고 중국, 일본, 미국에 가서 시술을 받아야한다고 합니다. 참고로 우리나라 임상시험용 의약품을 환자가 마지막 치료방법으로 줄기세포치료제를 사용하고자 할 경우 식약처에 의사 소견서, 진단서, 환자 동의서등을 제출하여 식약처장의 승인하에 사용가능한 제도가 있다고 합니다. 
 
 

마침글

 현재 특정성체세포 분화유도 연구는 매우 기초적인 단계라고 합니다. 또한 세포처리 기술을 보유하고 있어도 실제 임상에 적용하기에는 많은 제약이 존재하며 줄기세포를 생산하기 위한 고가의 치료비용 등이 상용화를 가로막는 장벽이 되고 있습니다. 현재 시중에 관절염에 적용되는 등의 치료제가 일부 존재하나 여전히 고가의 비용을 부담해야 하며 아직까지는 연구가 필요한 분야라고 의견이 분분합니다. 하지만 하루 빨리 줄기세포를 이용한 치료가 상용화 된다면 우리들의 건강을 유지하는데도 많은 도움이 되리라 사료됩니다. 
 
감사합니다.