세계 최초 나노융합 기술 활용한 생체 내 세포운영전환 기술개발

동국대학교 김종필 교수(좌측사진)가 몸속 일반세포를 신경세포로 바꾸는 세포 운명전환(Reprogramming) 기술을 완성해 치매와 같은 난치병 치료와 재생의학 도약의 발판을 마련했다. 리프로그래밍이란 태어날 당시 정해진 세포의 운명을 바꾸는 기술로 1세대 배아줄기세포 기술에서 출발해 성체, 역분화를 거쳐 현재 체내에서 직접 세포를 교차하는 4세대 기술이 개발되고 있다.

퇴행성 뇌질환은 환자의 존엄성과 가족의 삶을 동시에 무너뜨리는 질병으로 지역사회와 국가의 도움이 절실하다.

정부는 2017년 12월 전국에 256개 치매안심센터를 설치하는 등 치매국가책임제를 통한 정책적 뒷받침을 강구해왔다. 고장 난 신경세포를 되살릴 수는 없지만 여분의 체세포를 신경세포로 교체하는 길을 연 김종필 교수에게 과학기술정보통신부와 한국연구재단은 높은 점수를 줬다.

비교적 쉽게 재생되는 피부세포와 달리 한 번 손상된 신경세포는 재생이 어렵다. 이에 모든 기관으로 분화가 가능한 줄기세포를 주입하는 치료법이 제시됐지만 줄기세포의 제한적 분화 능력 때문에 효과는 기대에 미치지 못했다. 또한, 대안으로 떠올랐던 역분화 줄기세포는 암과 같은 종양을 유발하는 위험성이 높아 실제 치료에 적용하는 데 어려움이 따른다.


김종필 교수 연구팀은 최신 줄기세포 기술에 나노기술을 결합해 생체 내에서 세포의 운명전환 조절이 가능한 시스템을 확립하고, 이를 기반으로 차세대 세포 운명전환 원천기술을 완성했다.

연구팀은 신경세포가 손상된 쥐에 금 나노입자를 투입하고 전자기파를 전달하는 실험을 통해 손상된 신경세포 주변의 세포가 신경세포로 바뀌고 파킨슨병 증상도 개선됨을 검증했다.

관련 성과는 네이처 나노테크롤로지(Nature Nanotechnology, 2017년)에 게재됐으며, 연구팀은 후속연구를 통해 알츠하이머 뇌신경 세포에 적용하는 최신 유전자 편집치료 기술을 개발하는 등 실제 의료현장에 응용 가능한 기술개발에 매진하고 있다.

김종필 교수는 “이번 연구는 기존 재생의학의 한계를 극복할 수 있는 생체 내 세포 운명전환 기술을 완성한 데 의의가 있다”라며, “후속연구를 통해 세포 재생기술을 선도하는 혁신적 세포치료기술 발전에 기여하고 싶다”고 말했다.

한편, 과학기술정보통신부와 한국연구재단은 이달의 과학기술인상 12월 수상자로 동국대학교 화학과 김종필 교수를 선정했다. ‘이달의 과학기술인상’은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정해과기정통부 장관상과 상금 1천만 원을 수여한다.