보건과 의료산업을 영원히 변화시키게 될 줄기세포
보건과 의료산업을 영원히 변화시키게 될 줄기세포
  • 정의윤 기자
  • 승인 2020.01.21 12:30
  • 댓글 0
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[퓨처타임즈=정의윤기자] 우리는 지금 줄기세포 혁명의 첨단에 서 있다. 이 독특한 세포를 이해하고 활용하게 되면 수명 연장 분야와 모든 종류의 만성 질환과 재생 기능에 대한 치료 방법의 혁신을 만들 수 있다.

줄기세포는 무엇인가?

줄기 세포는 심장, 뉴런, 간, 폐, 피부 등과 같은 특수한 세포로 변형될 수 있는 분화되지 않은 세포이며 더 많은 줄기 세포를 만들기 위해 분열할 수도 있다. 어린이 와 젊은이에게는 줄기세포가 다량 공급되어 내장된 수선시스템으로 작용한다. 손상이나 염증 부위로 줄기세포가 소환되어 정상적인 기능을 회복시키고 회복시키기도 한다. 그러나 나이가 들어감에 따라 줄기 세포 공급은 1/100 ~ 1/10,000로 감소하기 시작한다.

또한 줄기 세포는 유전적 돌연변이를 일으켜 신체를 재생하고 복구할 때 품질과 효율성을 떨어뜨리기도 한다. 비유하자면 줄기세포는 새로 건축된 주택의 수리공 팀이라고 할 수 있다. 주택이 새것이고 수리공이 젊다면, 모든 것을 완벽하게 고칠 수 있다. 그러나 수리공이 나이를 먹고 숫자도 줄어들게 되면 마침내 당신의 주택은 파손되어 결국 무너져 내린다. 하지만 줄기 세포를 회복시켜 젊어지게 할 수 있다면 어떻게 될까?

한 가지 옵션은 지방 조직과 같은 곳에서 자신의 자가 조직 성체 줄기 세포를 추출하고 농축하는 것이다. 그러나 이 줄기 세포는 숫자가 적고 원래의 '소프트웨어 코드'에서 이미 돌연변이를 겪었다. 그래서 많은 과학자들과 의사들은 태반이나 탯줄에서 줄기 세포를 얻는 대안적인 방법을 선호한다. 이렇게 얻은 줄기 세포는 대량 공급이 가능하고 신생아의 손상되지 않은 소프트웨어를 표현할 수 있다. 이를 관절에 주사하거나 정맥 주사를 통해 다시 젊어지고 활력을 회복할 수 있다.

이러한 줄기 세포는 염증을 줄이고 자가 면역 질환을 치료하며 근육량을 늘리고 관절을 고치고 피부를 활성화시키고 머리카락을 자라게 할 수 있는 중요한 성장 인자를 생성하는 화학 공장으로 간주할 수 있다.

줄기세포 치료의 미래

지난 10년 동안 줄기 세포 관련 연구에 대한 연간 출판물 수는 40배 증가했다. 줄기 세포 시장은 2020년 1,700억 달러에 달할 전망이다. 만성 질환에 대한 치료 방법을 개발하고 재생 치료 옵션에 대한 늘어나는 수요가 신생산업의 가장 중요한 동력이다.

아래는 관찰해야 할 4가지 주요 분야이다.

1. 조직공학(Tissue engineering) : 조직공학이란 체외(in vitro)에서 배양한 조직을 이식하여 기능을 발휘할 수 있는 조직재생을 목적으로 한다. 병에 걸린 조직을 수리, 교체 또는 보강하기 위해 신체의 줄기 세포를 사용하는 조직 공학은 빠르게 발달하고 있는 분야이다. 다양한 질병을 가진 환자들을 이식된 조직과 장기로 치료할 수 있다. 그러나 고령화로 인해 매년 기증되는 조직과 장기 부족 현상이 악화되고 있다.

조직 공학 분야의 과학자들은 병나고 손상된 조직에서 정상적인 기능을 회복하고 유지할 생물학적 대체 물질을 만들기 위해 세포 이식, 소재과학, 생체 공학을 적용하고 있다. 줄기 세포 분야 또한 빠르게 발전하면서 세포 치료와 조직 공학에 대한 새로운 옵션을 제시하고 있다. 출생 후 줄기 세포는 조직 공학의 관점을 크게 바꿀 수 있는 잠재력을 가지고 있다.

2. 줄기세포 은행(Stem cell banking) : 밥 하리리 박사는 이렇게 말했다. ‘태어나는 순간이 아마도 생물학적으로 볼 때 완벽한 지점이다. 아직 전자기 방사, 화학 물질 등과 같은 유해한 자극에 노출되지 않았으며 생물학적 소프트웨어가 손상되지 않았다.’ 줄기 세포 은행은 출생 시 손상되지 않은 원래의 DNA를 가진 줄기 세포를 채취하고 이를 많은 양으로 복제 한 다음 이를 동결시킨다. 하리리 박사는 신생아의 탯줄에서 발견되는 혈액과 태반은 줄기 세포가 매우 풍부한 기관이라는 것을 발견했다. 태반을 버리지 말고 보존한다면 장수와 건강한 삶의 열쇠가 될 수 있다. 하리리 박사는 라이프뱅크USA라는 개인세포은행 회사를 만들었다. 라이프뱅크USA는 세포를 분리하고 가공한 뒤 저온 보관(세포를 약 섭씨 영하 180도 정도에서 동결)하여 가장 초기 상태로 정지시킨다.

3. 중간엽줄기세포(MSC, Mesenchymal Stem Cells)의 임상적 응용 : 중간엽줄기세포는 약 10년 동안 의료 기관에서 사용되었다. 현재 전 세계에서 MSC 기반 세포 치료의 잠재력을 평가하기 위해 임상 시험 단계별로 344건의 등록된 임상 시험이 진행되고 있다. 동물 실험에서 임상 시험에 이르기까지 MSC는 수많은 질병 치료에 유망한 진전을 나타내고 있다.

정형외과에서는 골아 세포, 간세포, 연골 세포로 분화하는 MSC의 능력을 주목하고 있다.

4. 병체결합(Parabiosis) : 암브로시아(Ambrosia)라는 샌프란시스코에 기반을 둔 스타트업은 최근 병체결합에 대한 실험을 시작했다. 그들의 프로토콜은 간단하다. 35세 이상의 건강한 참가자들은 25세 미만의 기증자로부터 혈장을 수혈 받고 연구원들은 건강과 노화의 분자 지표를 관찰하기 위해 향후 2년 동안 참가자들의 혈액을 모니터링한다. 이 연구는 환자들이 자금을 지원하고 있다. 30대 후반부터 80대의 연령대에 속한 참가자들은 8,000달러를 지불해야하며 몬터레이 근처에 살거나 치료와 후속 평가를 위해 몬터레이로 와야 한다.

암브로시아의 설립자인 제시 카머진(Jesse Karmazin)은 동물 실험에서 인상적인 데이터를 관찰한 후 병체결합 회사를 시작하는 데 관심을 갖게 되었다고 한다. 또 다른 실험에서 피실험자는 모든 주요 장기 시스템에서 노화 증상의 역전 현상을 경험하였다. 제시는 ‘효과는 거의 영구적이며 유전자 발현을 거의 재설정한 것과 같다’라고 말했다.

최근의 줄기세포 관련 성공사례

1) 줄기세포를 이용하여 인간의 눈을 새로 배양하다. : 일본 오사카대학교의 코지 니시다 박사가 이끄는 생물학 연구진은 사람의 안구를 구성하는 조직을 배양할 수 있는 새로운 방법을 발견했다. 연구진들은 성인의 피부 샘플을 사용하여 망막, 각막, 눈의 렌즈 등을 성장시키는데 성공했다.

2) 줄기 세포 주사로 뇌졸중 환자가 다시 걸을 수 있게 되었다. : 스탠포드대학교에서 줄기 세포 치료에 동의한 18 의 뇌졸중 환자 가운데 7명은 운동 기능이 현저히 향상되었다. 이 치료 방법은 알츠하이머 병, 파킨슨병, 루게릭병과 같은 다른 신경 퇴행성 질환 치료에도 이용할 수 있다.

3) 줄기 세포를 이용하여 마비 환자가 팔을 움직일 수 있게 되었다. : 서던캘리포니아대학교 신경회복센터에서는 마비된 21세 남자의 손상된 경추에 줄기 세포를 주사했다. 3 개월 후, 그 환자의 두 팔의 감각과 움직임이 크게 향상되었다.

결론

인간으로서, 우리는 죽음이라는 개념을 수용하고 있다. 그러나 장수와 건강의 열쇠는 우리가 가진 소스 코드에 있다. 향후 20년 안에 줄기 세포는 의학 분야를 영원히 바꾸어 생명을 연장하고 잠재적으로 생명을 구하게 된다. 우리는 인류 역사상 가장 흥미진진한 시기에 살아가고 있다.

소스 코드에 있다. 향후 20년 안에 줄기 세포는 의학 분야를 영원히 바꾸어 생명을 연장하고 잠재적으로 생명을 구하게 된다. 우리는 인류 역사상 가장 흥미진진한 시기에 살아가고 있다.


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