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신체 재생에 대한 단서를 제공하는 단백질
게시일 2007-12-09 15:05 | 최종수정 2010-09-09 13:55
도마뱀은 자신의 꼬리가 잘라졌을 때 그것을 다시 재생할 수 있으며 또한 심장이 손상되었을 때도 원래대로 심장조직이 재생될 수 있다. 때문에 많은 과학자들이 이 같은 세포의 재생 능력을 사고나 질병으로 인체의 일부를 잃은 환자들에게 적용하기 위한 연구를 진행하고 있다. 지난 2006년 11월에 독일 바트 나우하임(Bad Nauheim) 소재 막스 플랑트 심장-폐질환연구소 연구팀은 도마뱀의 심장이 손상을 받은 이후에도 100% 완전히 회복된다고 발표했다. 당시 연구에서는 도마뱀의 이런 재생 능력의 열쇠는 심장 근육에 있으며 반면에 재생하는 도마뱀의 꼬리는 심장과는 다른 배종질 세포가 작용한다고 보고했다. 연구팀은 이 과정에서 상처치료 영역의 세포들에서 탈분화에 대한 신호가 끝나고 세포들의 의사소통으로 재생이 이루어진다고 추측했다(GTB2006110774).
비슷한 시기에 미국 솔크연구소의 연구팀은 ‘Genes and Development’에는 Wnt/베타-카테닌(Wnt/β-catenin)의 신호 전달이 도마뱀의 사지 재생(limb regeneration)을 조절하는 인자로 작동한다는 연구결과를 발표했다. 이 신호 경로가 활성화되면 도마뱀이 아닌 다른 동물에서도 사지 재생을 유도할 수 있으며, 연구팀은 닭의 배아를 대상으로 한 일련의 실험을 통해 그 가능성을 확인했다고 한다. 이후 올해 1월에는 워싱턴대학의 연구팀이 Wnt/베타-카테닌 신호 전달이 반점어의 꼬리 지느러미를 재생시킨다는 연구 결과가 ‘Development’에 발표되었다. 이 연구에서는 Wnt5b라는 다른 신호가 Wnt/베타-카테닌에 작용되어 꼬리 지느러미 세포의 재생을 급격히 차단시켰으며 반면에 다른 단백질인 Wnt8은 꼬리 지느러미 세포의 복제를 촉진시켰다고 한다(GTB2006111306, GTB2007010317).
신체 재생에 대한 관심을 받고 있는 다른 동물 중 하나는 양서류인 영원(newt)이다. 이번에 영국 유니버시티 칼리지 런던(UCL)의 과학자들의 영원에서 신체 재생에 관여하는 단백질을 발견했다고 ‘Science’에 발표했다. 영원의 신경세포와 피부세포에서 분비되는 nAG라는 이 단백질은 영원의 손상된 사지를 다시 자라게 만들었기 때문에 사람들이 재생 의료를 이끌 것으로 기대되고 있다. 연구를 주도한 아눔 쿠마박사는 나중에 손상된 신체 부위로 재생하는 발생모체(blastema)라는 미성숙 세포의 덩어리를 생산하는데 nAG가 역할을 하는 것을 확인했다. 일반적으로 절단부의 끝 부분 신경은 심하게 손상되어 재생이 이루어지지 않는다. 그렇지만 연구팀은 세포에서 인공적으로 만들어진 nAG를 이용하여 재생하는데 성공했다. 쿠마박사는 “이번 연구는 포유동물의 사지 재생에 대한 가능성을 보여주고 있다.”라고 말했다.
인디아나대학의 데이비드 스토컴박사는 이번 연구가 포유로의 재생 능력이 제한적인 이유를 설명해주고 재생의료 분야의 길을 인도하고 있다고 평가했다. 발생모체 형성과 사지 재생에 관여하는 분자 신호전달을 명확히 밝혀낸다면 인체의 비재생 부분에서도 유사한 패턴의 프로그래밍하는 치료법으로 재생의료가 가능할 것으로 기대된다. 스토컴박사는 “언젠가 이런 일이 가능해질 것이다. 특히 nAG의 첨가는 재생 과정에서 중요한 단계가 될 것으로 추측한다.”라고 밝혔다. 영원은 기존 세포를 분화되지 않은 줄기세포로 돌린 후에 다시 성숙한 조직으로 바꾸는 능력을 갖고 있다. 이런 훌륭한 능력을 사람들은 갖추지 못하고 있으며, 그 기작도 아직까지는 완벽하게 이해되지는 못하고 있지만 언젠가는 이를 흉내내서 사고나 질병으로 팔과 다리 등을 잃은 사람들을 희망을 줄 것이라고 연구팀의 제레미 브로케스박사는 기대하고 있다. 재생의료 분야는 최근에 많은 관심을 모으는 분야로, 그 중심에는 여러 다양한 세포와 조직으로 분화할 수 있는 줄기세포가 있다.
정보제공 : 한국과학기술정보연구원(KISTI) 해외과학기술동향
(본 내용은 KISTI의 정보이용 승인을 통해 제공되며 저작권은 KISTI에 있습니다.)
비슷한 시기에 미국 솔크연구소의 연구팀은 ‘Genes and Development’에는 Wnt/베타-카테닌(Wnt/β-catenin)의 신호 전달이 도마뱀의 사지 재생(limb regeneration)을 조절하는 인자로 작동한다는 연구결과를 발표했다. 이 신호 경로가 활성화되면 도마뱀이 아닌 다른 동물에서도 사지 재생을 유도할 수 있으며, 연구팀은 닭의 배아를 대상으로 한 일련의 실험을 통해 그 가능성을 확인했다고 한다. 이후 올해 1월에는 워싱턴대학의 연구팀이 Wnt/베타-카테닌 신호 전달이 반점어의 꼬리 지느러미를 재생시킨다는 연구 결과가 ‘Development’에 발표되었다. 이 연구에서는 Wnt5b라는 다른 신호가 Wnt/베타-카테닌에 작용되어 꼬리 지느러미 세포의 재생을 급격히 차단시켰으며 반면에 다른 단백질인 Wnt8은 꼬리 지느러미 세포의 복제를 촉진시켰다고 한다(GTB2006111306, GTB2007010317).
신체 재생에 대한 관심을 받고 있는 다른 동물 중 하나는 양서류인 영원(newt)이다. 이번에 영국 유니버시티 칼리지 런던(UCL)의 과학자들의 영원에서 신체 재생에 관여하는 단백질을 발견했다고 ‘Science’에 발표했다. 영원의 신경세포와 피부세포에서 분비되는 nAG라는 이 단백질은 영원의 손상된 사지를 다시 자라게 만들었기 때문에 사람들이 재생 의료를 이끌 것으로 기대되고 있다. 연구를 주도한 아눔 쿠마박사는 나중에 손상된 신체 부위로 재생하는 발생모체(blastema)라는 미성숙 세포의 덩어리를 생산하는데 nAG가 역할을 하는 것을 확인했다. 일반적으로 절단부의 끝 부분 신경은 심하게 손상되어 재생이 이루어지지 않는다. 그렇지만 연구팀은 세포에서 인공적으로 만들어진 nAG를 이용하여 재생하는데 성공했다. 쿠마박사는 “이번 연구는 포유동물의 사지 재생에 대한 가능성을 보여주고 있다.”라고 말했다.
인디아나대학의 데이비드 스토컴박사는 이번 연구가 포유로의 재생 능력이 제한적인 이유를 설명해주고 재생의료 분야의 길을 인도하고 있다고 평가했다. 발생모체 형성과 사지 재생에 관여하는 분자 신호전달을 명확히 밝혀낸다면 인체의 비재생 부분에서도 유사한 패턴의 프로그래밍하는 치료법으로 재생의료가 가능할 것으로 기대된다. 스토컴박사는 “언젠가 이런 일이 가능해질 것이다. 특히 nAG의 첨가는 재생 과정에서 중요한 단계가 될 것으로 추측한다.”라고 밝혔다. 영원은 기존 세포를 분화되지 않은 줄기세포로 돌린 후에 다시 성숙한 조직으로 바꾸는 능력을 갖고 있다. 이런 훌륭한 능력을 사람들은 갖추지 못하고 있으며, 그 기작도 아직까지는 완벽하게 이해되지는 못하고 있지만 언젠가는 이를 흉내내서 사고나 질병으로 팔과 다리 등을 잃은 사람들을 희망을 줄 것이라고 연구팀의 제레미 브로케스박사는 기대하고 있다. 재생의료 분야는 최근에 많은 관심을 모으는 분야로, 그 중심에는 여러 다양한 세포와 조직으로 분화할 수 있는 줄기세포가 있다.
정보제공 : 한국과학기술정보연구원(KISTI) 해외과학기술동향
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