줄기 세포 (<배양 세포 실험 핸드북>, 47)
우리 몸은 세포로 구성되어 있는데, 세포는 끊임없이 죽고 다시 태어난다. 성인의 경우 하루에 수억 개의 피부세포가 죽고, 새로 태어난다. 세포들은 어떻게 다시 태어날까? 우리 몸을 구성하는 세포들을 자가 재생산하는 세포가 줄기세포이다. 줄기세포(Stem Cell)는 우리 몸의 모든 세포나 조직으로 바뀔 수 있는 원시단계의 세포이다. 줄기세포는 스스로 증식하는 재생 능력이 있고, 여러 가지 세포로 분화할 수 있는 다분화 능력을 가지고 있다. 줄기세포는 인간 생명의 시초가 되는 수정란에서 유래하는 배아줄기세포(Embryonic stem cell)와 출생 후 부터 우리 몸에 있는 여러 종류의 조직에 존재하는 성체줄기세포로 구분될 수 있다. 성체줄기세포는 특정한 조직을 구성하는 세포로 분화되도록 운명이 정해져 있는 세포이다. 배아줄기세포는 남성의 정자와 여성의 난자의 수정으로 생성된 배아에서 유래한다. 수정란이 엄마뱃속에서 아기로 성장할 때 약 2조 개의 세포가 생기는데 배아줄기세포는 이러한 다양한 종류의 세포로서 발생할 수 있는 능력을 가진다. 이렇듯이 배아줄기세포는 인체를 구성하는 모든 종류의세포로 분화할 수 있는 무한한 능력을 갖고 있어 만능 줄기세포라고도 한다. 그러나 수정란에 있는 너무 어린 세포이기 때문에 어떤 조직의 세포가 될지 모르는 위험이 있고, 암세포로 변하기 쉬운 특징이 있다.
성체줄기세포는 조혈모세포와 중간엽 줄기세포, 신경줄기세포 등으로 구분된다. “인간의 골수에는 주로 2종류의 줄기세포가 존재하고 있다. 혈액세포를 만드는 조혈줄기세포와 골과 연골, 지방세포로 분화 가능한 간엽계줄기세포이다. Pittenger 등은 연골, 뼈, 지방세포로 분화하는 다분화능력을 지닌 세포를 다른 연령의 인간 골수로부터 분리 배양하였다. 인간 골수유래의 간엽줄기세포는 기본적으로 배양기술과 장치에 의해서 증식과 유지가 가능하기 때문에 예를 들어 뼈나 연골재생 뿐만 아니라 중추신경이나 심장 등 중요한 기관재생에 응용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 자기의 세포를 대량 배양하여 이용할 수 있는 장점과 더불어 면역거부반응을 생각하면 재생의료적인 측면에서는 대단히 유용한 세포로서 기대되어지고 있다.” (252) 성체줄기세포는 모든 세포로 분화가 불가능하다. 즉 어떤 세포가 될지 운명이 정해져 있기 때문에 배아줄기세포에 비해 안정적이지만 증식의 한계가 있고 쉽게 줄기세포의 특성을 잃어버린다. 현재 수준의 ‘줄기세포 치료술’은 이 ‘성체 줄기세포’의 분화 능력을 적극 활용한 치료법이라고 할 수 있겠다. ‘성체 줄기세포’에는 조혈모세포(조혈 줄기세포), 중간엽 줄기세포, 신경 줄기세포 등이 있다. 그중 ‘중간엽 줄기세포(Mesenchymal Stem Cell)’가 줄기세포 치료술에서 자주 등장하는 이유는 다른 줄기세포에 비해 안전성, 분리 및 배양기술 등의 표준화, 대량생산 시 저렴한 비용 등의 장점을 지닌 재생의학의 핵심 재료이기 때문이다. 이 중간엽 줄기세포를 좀 더 쉽게 이해하기 위해서는 ‘중간엽 줄기세포’라는 이름이 붙게 된 대략적인 역사를 살펴볼 필요가 있다. 중간엽줄기세포 (mesenchymal stem cells, MSCs)는 골수에 존재하는 성체줄기세포 중 하나로서 미분화 상태에서 증식할 수 있는 능력을 가지며, 뼈세포, 연골세포 및 지방세포와 같은 중배엽성 세포로 분화할 수 있는 다중분화능(multipotency)을 가지고 있다. 최근 중간엽줄기세포가 심근세포(Shumakov et al., 2003)나 신경세포로 분화(transdifferentiation)할 수 있다는 가능성이 보고되면서, 자가 이식에 의한 세포치료제나 유전자치료제의 도구로 사용하고자 하는 노력이 증대되고 있다.
신경줄기세포(neural stem cells)란 미분화된 상태로 계속 증식하는 자가갱신(self-renew)을 보이고, 한 개의 줄기세포로부터 다양한 신경원세포(neuron) 및 교세포(glia)로 분화하는 분화의 다능성(multipotency)을 보이는 세포를 의미한다. 이러한 신경줄기세포는 태아기에서는 신경계 전반에 걸쳐 다양한 해부학적 부위에 존재하여 신경계를 형성하며, 성체 뇌에서도 해마(hippocampus) 치상회(dentate gyrus)의 과립하층(subgranular layer) 및 뇌실(lateral ventricle) 주위의 뇌실하층(subventricular zone)에 신경줄기세포가 존재함이 밝혀졌고, 최근의 연구에 의하면 시상하부(hypothalamus)와 편도체(amygdala), 대뇌피질 및 척수 등에서도 줄기세포가 천천히 증식하면서 신경세포를 생성함이 보고되었는데, 아직 그 존재 여부가 확증된 상태는 아니다. 뇌에 있는 수천억 개의 뉴런들은 복잡하고도 정교하게 연결되어 때로는 호흡 조절 같은 단순한 일과 때로는 신념 같은 대단한 일을 가능하게 한다. 그러나 발생 중의 배아에 있는 세포들이 어떻게 뉴런이 되는가? 그것들은 어떻게 정확한 지점까지 뻗어 나가는가? 감각시스템들을 가지고 있지 않은 어린 배아는 대체로 외부환경과의 직접적인 지각적 접촉으로부터 격리되어 있다. 그러나 발생의 최초 단계에서도 유전자가 외부세계와 완전히 동떨어져서 작동하는 것은 아니다. 배아의 화학적 환경은 필연적으로 모체의 화학과 직접적인 접촉을 하고 있다. 배아는 뇌와 신체발달에 필요한 단백질을 조립하는데 필요한 아미노산들을 스스로 합성하지 못한다. 그것들은 모체로부터 공급되며, 모체는 음식에서 이것들을 공급받는다. 모체가 섭취하는 음식에는 달갑지 않은 물질들, 예를 들어 음식에 함유되어 있는 독소나 화학적 첨가물 따위가 들어 있을 수도 있다. 인간의 핵심인 뇌의 영역이 발달하는 것은 외부 환경에서 정신적인 산소가 충분히 공급되었을 때 발달한다는 것이다. “뇌발생은 외배엽ectoderm에서 시작하는데，외배엽은 중배엽mesoderm, 내배엽endoderm과함께 배아의 주요한 세 부분이다. 이들에 의해 신체의 다양한 부위와 기관들이 형성된다. 외배엽의 한 부분이 두꺼워지면서 신경판neural plate이 형성되고, 신경핀이 접히면서 신경관neural tube이 만들어지고, 바로 여기서 뇌가 만들어진다. 신경관에서 비신경 전구세포nonneural precursor들이 분열하면서 뉴런들을 만들어 낸다. 사람의 경우에는 출생 직전의 몇 개월 동안 대부분의 뉴런들이 만들어진다. 가장 왕성하게 만들어질 때는 1분에 약 25만 개씩 만들어진다. 이 과정은 저변의 조직에서 신경관으로 분사되는 호르몬에 의해 통제된다.” (<시냅스와 자아>, 122-3) <시냅스와 자아>(2005)에서는 포유류 성체의 뇌에서는 새로운 뇌세포가 형성되지 않는다고 보고 있지만 오늘날의 연구에서는 자료를 검색하다 보니 해마와 편도체에서 신경줄기세포를 발견하는 연구가 진행 중인 듯하다. 이러한 발견은 새로운 뉴런들을 성장시킴으로써 척수손상, 뇌졸중, 치매 같은 난치성 신경질환들을 치료 할 수 있는 방법이 개발될 수 있다는 최소한의 희망을 가지게 해준다. 실제 어느 정도까지 연구가 진행되었는지는 알 수 없지만, 편도체에서 뇌의 줄기세포가 만들어지지 않을까라는 연상이 올라온다. 정신분석에서도 진정한 힘은 공포감정을 통과한 긍정감정에서 올라온다고 본다. 그때 처리된 부정적인 2차원은 3차원, 4차원, 5차원의 무한 증식능력의 토대이다. 유머도 자신의 결핍에서 나왔을 때 진짜 치료된 것처럼, 공포 감정을 통과한 후의 신뢰는 최고의 정제된 힘이다.
031) 273-2295 (전화 / 방문)
