세포 스트레스를 이용해 수축하는 근육 줄기 세포 개발

약해진 근력을 강화시키거나 손상한 근육을 재생시켜 자유로운 움직임을 다시 얻게 하는 것은 인류가 가지고 있는 꿈 중의 하나이다. 잃어버린 근력의 기능을 보충하기 위해서, 로봇이나 인공 근육의 개발,연구가 진행되고 있지만, 살아있 근육 세포를 키워 잃어버린 근육을 재생시킴으로써 힘을 되찾는 것을 실현하는 것은 아직도 많은 어려운 문제점들이 남아 있다.

일본 이화학 연구소의 중앙연구소 바이오 해석 팀 및 바이오 아키텍트 연구 추진 그룹의 연구팀은 세포 내 스트레스가 근육 만들기(줄기 분화)의 촉진에 유효한 것을 발견하고, 배양접시 내에서 수축하는 줄기 세포를 만드는 분화 유도법을 확립했다. 즉, 근육의 근원이 되는 근아세포에 스트레스 자극을 주고 나서 배양하는 방법에 의해, 배양접시 안에서 줄기 수축 활동을 하는 근섬유 세포를 만드는데 성공한 것이다.

근아세포는 세포 융합하여 다핵의 근관세포로 분화하고, 한단계 더 발달하여, 수축능력을 가지는 근섬유 세포를 형성할 단계를 거쳐 근육이 된다. 배양접시 내에서 배양한 포유류나 조류의 근아세포를 세포 융합시키는 기술은 약 30년 전에 확립되었다. 그러나, 이 조건에서는 근관까지는 용이하게 형성할 수 있지만, 근섬유의 형성 효율이 낮고, 배양접시 내에서 줄기 수축을 일으키게 하는 것이 좀처럼 어려웠다. 연구팀은 이미, 생체 내에서 근육이 만들어 질 때에 세포 내 스트레스의 일종인 소포체 스트레스가 생기는 것을 발견하였었다 (2005 년5 월23 일 발표). 그런데, 배양접시 내에서 분화시키는 종래의 배양법은 줄기 세포 분화 초기에 생기는 소포체 스트레스를 고려하고 있지 않아, 근관의 단계에서 분화가 멈춰 버리는 경우가 대부분이었다.

연구팀은 이 문제를 마우스의 배양근아 세포에 인위적으로 소포체 스트레스를 일으키는 약제를 투여하고 나서 줄기 세포 분화를 유도하는 새로운 방법을 고안함으로써 해결했다. 약제를 투여한 새로운 조건 하에서는 근아세포 안에 강한 소포체 스트레스가 생기고, 이러한 상태로부터 줄기 세포 분화 과정이 진행된다. 이렇게 형성된 근관은 종래의 방법에 따라 만들어지는 것에 비해 현격한 차이를 보이며, 성숙한 근섬유로 효율적으로 분화한다.

이 기술은 아직, 마우스의 세포를 사용한 연구 단계에서의 결과이지만, 배양접시 내에서 분화한 근섬유는 당뇨병 치료약 등 근육에 있어서의 당 대사 개선제의 효능 검정과 당 대사의 해석에 이용할 수가 있어, 당뇨병 등의 치료제의 개발에 이용하는 것이 가능하다. 또한, 생체 내에서의 근섬유 형성법, 줄기 세포 분화 촉진법의 개발로 연결될 가능성이 있어, 의료나 건강 증진에의 응용에도 기대할 수 있어 꿈의 실현에 보다 더 가까워질 것으로 보인다.

본 연구 성과는 미국의 과학 잡지 「The FASEB Journal 」(9 월호)에 게재될 예정이다.


출판날짜 : 2007-04-27

정보제공 : 한국과학기술정보연구원(KISTI) 해외과학기술동향
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