15년 차 연구자가 들려주는 알기 쉬운 줄기세포 이야기
과거에는 한 번 분화된 세포가 다시 되돌아갈 수 없다고 믿었습니다.
“세포는 한 번 직업을 정하면 절대 그 길을 벗어나지 않는다.”
예를 들어 피부세포라면 평생 피부만 지키고, 신경세포라면 평생 신호만 전달한다고 여겨졌죠.
우리 몸은 거대한 도시와 같습니다. 이 도시는 약 37조 명의 시민, 바로 세포들로 이루어져 있죠.
각 세포 시민은 저마다의 직업을 갖고 있습니다.
도시의 골격을 세우는 건설 노동자 같은 근육 세포,
번개처럼 빠르게 소식을 전달하는 택배 기사 같은 신경 세포,
그리고 도시를 감싸며 외부로부터 방패 역할을 하는 피부 세포까지.
그러나 2006년, 일본 교토대학교의 야마나카 신야 교수 연구팀이 그 통념을 완전히 깨버렸습니다.
그들은 쥐의 피부세포를 줄기세포와 같은 상태로 되돌리는 데 성공했는데,
이 발견은 생명과학계의 패러다임을 바꾸었습니다.
야마나카 교수는 세포의 운명을 다시 초기화할 수 있는 네 가지 유전자, Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc를 찾아냈습니다.
이들은 흔히 야마나카 팩터라고 불립니다.
야마나카 교수는 이 네 가지 유전자를 다 자란 쥐의 피부 세포에 넣어주었습니다. 그러자 놀라운 일이 일어났습니다.
이미 피부라는 전문직을 가진 세포가, 마치 기억을 잃은 듯 자기 정체성을 내려놓고 모든 가능성이 열려 있던
‘어린 학생’ 시절로 되돌아간 것입니다.
이 과정을 통해 만들어진 세포가 바로 유도만능줄기세포(induced Pluripotent Stem Cells, iPSCs)입니다.
이름 그대로, ‘인위적으로 유도된’, ‘만능에 가까운’, ‘줄기세포’라는 뜻이죠.
한 번 직업을 가진 세포의 운명을 거꾸로 되돌려, 다시 어떤 세포로도 분화할 수 있는 상태로 초기화하는 기술입니다.
이 혁신적인 발견으로, 야마나카 신야 교수는 2012년 노벨 생리의학상을 수상했습니다.
세포 리프로그래밍은 흔히 컴퓨터의 ‘공장 초기화(factory reset)’에 비유됩니다.
원래 가지고 있던 데이터와 설정이 지워지고, 기계가 처음 출고되었을 때의 상태로 돌아가는 것처럼,
세포 역시 기존에 가지고 있던 ‘정체성’을 잊고 원초적인 가능성의 상태로 되돌아가는 것이죠.
그렇다면 구체적으로 어떤 일이 벌어질까요?
먼저, 연구자들은 피부세포와 같은 성체 세포에 야마나카 인자(Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc)를 도입합니다.
이 네 가지 유전자는 마치 세포 속에 숨어 있는 스위치를 하나하나 켜 주는 역할을 합니다.
평소에는 피부세포로서만 살아가던 유전자 발현 프로그램이, 이 인자들의 작용으로 완전히 재편되기 시작하는 것이죠.
1단계에서는 세포 내부에서 유전자 발현 패턴의 대대적인 변화가 일어납니다.
피부세포의 고유 기능을 지탱하던 유전자들은 점차 꺼지고, 대신 줄기세포 특유의 유전자 네트워크가 서서히 활성화됩니다.
2단계에서는 세포가 점차 ‘본래의 직업’을 잃어갑니다.
피부세포가 가진 구조적 특징이나 기능적 특성이 희미해지고, 대신 분화 가능성을 넓게 열어둔,
보다 유연한 상태로 변해 가는 것이죠.
실제로는 세포의 유전자 발현 네트워크가 복잡하게 재조정되고, 후성유전학적(에피제네틱) 장벽이 하나씩 허물어지면서 가능해집니다. 즉, 리프로그래밍을 '유전자의 오케스트라'에 비유를 하자면, 이들은 새로운 지휘 아래 완전히 다른 곡을 연구하는 것과 비슷하다고 할 수 있을 듯합니다.
그렇다면, 이미 분화가 끝난 세포를 굳이 다시 아기 세포 같은 상태로 되돌리는 이유는 무엇일까요?
앞선 글들에서 언급했듯이, 세포 리프로그래밍은 오늘날 의학과 생명과학의 다음과 같은 다양한 분야에서 활용이 됩니다.
물론 세포 리프로그래밍에도 여전히 넘어야 할 산이 많습니다.
안전성 문제가 대표적입니다. 일부 유전자는 암을 유발할 가능성이 있기 때문에,
이를 대체할 방법을 찾는 연구가 진행 중입니다.
또한, 세포가 원하는 형태로 안정적으로 분화하도록 완벽하게 제어하는 것도 큰 과제입니다.
그럼에도 불구하고, 세포 리프로그래밍은 분명히 인류의 의학과 생명과학에 혁신을 불러올 기술입니다.
앞으로 더 정교한 방법과 안전한 기술이 개발된다면,
우리는 ‘세포의 시간을 자유롭게 조절하는 시대’를 맞이하게 될지도 모릅니다.
줄기세포란? 만능 세포의 정의와 종류
15년 차 줄기세포 연구 박사가 알려주는 줄기세포의 이해줄기세포, 21세기 생명 과학의 이해안녕하세요! 15년간 줄기세포 연구에 종사하고 있습니다. ‘줄기세포’라는 단어, 뉴스나 건강 프로그
elitemara.com
줄기세포 분화 유도: 원하는 세포로 변신시키는 마법의 스위치
15년 차 연구자가 들려주는 알기 쉬운 줄기세포 이야기목차 (Contents)줄기세포의 '변신' 능력, 어떻게 제어할까?줄기세포 분화 유도의 핵심 원리와 전략1. 세포 분화, 왜 일어나고 어떻게 조절될까?
elitemara.com
| 인공배아 연구와 관련 기업들: 줄기세포 산업의 새로운 지평 (16) | 2025.09.01 |
|---|---|
| 줄기세포 유래 인공배아 연구와 14일 규칙: 윤리와 법의 논쟁 (13) | 2025.08.29 |
| 인공배아 연구의 응용: 질병 연구부터 신약 개발까지 (14) | 2025.08.28 |
| 인공배아 연구의 내비게이션: 3차원 배양 기술과 신호전달 조절 (12) | 2025.08.27 |
| 인공배아, 어떻게 달라지고 있을까? (19) | 2025.08.26 |
