15.7: 유도 만능줄기 세포

줄기세포(stem cell)는 분열하여 다양한 종류의 세포를 생성하는 미분화 세포입니다. 일반적으로 특정 세포 유형으로 분화한 세포는 더 분열하지 않습니다(post-mitotic). 그러나 과학자들은 이 성숙 세포를 재프로그램하여 “탈분화”하고 특수화되지 않은 증식 상태로 돌리는 방법을 발견했습니다. 이 세포들은 또한 배아 줄기세포(embryonic stem cell)와 같이 만능(pluripotent)이며, 모든 세포 유형을 생산할 수 있어서 유도 만능줄기세포(induced pluripotent stem cell, 줄여서 iPSC)라고 부릅니다.

iPSC 세포는 특정 세포 유형이 필요한 환자(예를 들어, 황반​​변성(macular degeneration)으로 망막이 손상된 사람)가 신체의 다른 세포 유형에서 생성된 필요 세포를 이식을 받을 수 있기 때문에 의학에서 활용될 잠재적인 가치가 있습니다. 이것을 자가이식(autologous transplantation)이라고 하는데, 개인 간에 조직이 이식될 때 발생할 수 있는 이식 거부반응의 위험을 줄여줍니다.

과정

iPSC를 만들기 위해 피부 섬유아세포(fibroblast)나 사람의 혈액 세포와 같은 성숙한 세포를 배양해 증식시킵니다. 이어서 바이러스 벡터(vector)를 사용해 여러 전사 인자(transcription factor) 유전자가 세포로 전달되고, 전사 인자 단백질은 세포의 내부 체계를 사용하여 발현됩니다. 전사 인자는 배아 줄기세포에서 발현되는 여러 유전자의 발현을 켜서 세포들을 분화되지 않고 증식하는 만능 상태로 되돌립니다.

iPSC가 정말로 배아 줄기세포와 같은지 여부는 여전히 연구되고 있지만, 배아 줄기세포와 유사한 것으로 보이며, 세 가지 배엽에서 모두 세포를 생성할 수 있습니다. 과학자들은 다른 종류의 줄기세포와 마찬가지로 필요한 세포 유형이 적절한 양으로 생성될 수 있도록 iPSC로부터 특정 세포 유형의 분화를 효율적으로 촉진하는 방법을 연구하고 있습니다.

조기 임상 시험

첫 번째 임상 시험은 iPSC에서 파생된 망막 세포를 노화 연관 황반변성을 가진 환자에게 이식했습니다. 이후 여러 iPSC 임상시험은 파킨슨병, 심장병, 그리고 척수손상의 치료를 위해 승인되었습니다. 환자로부터 채취하여 iPSC로 변환한 세포들도 실험실에서 질병을 연구하는 데 사용되고 있습니다. 일반적으로 iPSC는 과학 연구를 위한 또 다른 줄기세포의 원천을 제공합니다.

유도다능성 줄기세포(iPCS)는성숙하고 분화된 세포이다이를테면 피부 세포를 실험실에서 재프로그램하여미분화된 배아 줄기세포와 비슷하게 만드는 것이다즉, 세포가 분열하고 다능성이 되어서모든 형태의 세포를 생성할 수 있는 것이다이를테면, 망막 세포를 이용하여 손상된망막 조직을 대체하는 것처럼iPSC를 만들려면, 피부 섬유모세포 같이 성숙한세포를 환자에서 떼어내서 배양시킨다그리고 보통은 전사 인자 유전자를바이러스 벡터로 세포핵에 전달하는데거기에서 유전체에 통합된다그다음 전사 인자는 배아 줄기세포에 의하여표출되는 유전인자를 켜서효과적으로 탈분화 시키고다능성 상태로 되돌려 놓는다이제는 세포가 분열하고, 이상적으로는 배양액에서구체적인 세포 유형을 만들도록 지시할 수 있다새로운 세포는 그 다음에 환자에게 다시이식을 해서 손상이나 질병을 치료하는데거부 위험이 거의 없는 이유는그 세포가 환자 자신의 세포에서 나온 것이기 때문이다