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줄기 세포로 만든 미니 신장




 사람 줄기 세포를 이용해서 미니 신장을 만드는데 성공했다고 합니다. 솔트 생물학 연구소 (Salk Institute for Biological Studies) 의 연구자들은 Nature Cell Biology 에 발표한 논문에서 인간 줄기 세포를 3차원적으로 배양해 신장 (콩팥) 같은 구조물을 만드는데 성공했다고 밝혔습니다.


 신장 (kidney) 는 인체에서 노폐물을 걸러주는 것은 물론 여러가지 조절기능을 담당하고 있는 중요한 장기입니다. 따라서 생존에 없어서는 안되는 필수적인 장기라고 할 수 있습니다. 그러나 불행하게도 신장 역시 여러가지 질병에 시달립니다. 오늘날 수많은 사람이 신장기능이 매우 악화되어 투석의 도움을 받거나 혹은 신장 이식을 받아야 하는 상황에 처해있습니다.  


 투석은 신장 기능이 심각하게 악화된 환자들의 생존 기간을 크게 늘려주긴 하지만 혈액 투석이든 복막 투석이든간에 상당히 많은 시간을 투석에 할애해야 하고, 아무리 투석을 하더라도 신장기능이 정상인 게 아니기 때문에 식사에서 부터 약물까지 조심해야 할 것이 한두가지가 아닙니다. 결국 투석 환자의 삶의 질은 낮아질 수 밖에 없습니다.  


 신장 이식은 거부 반응의 가능성이 있고 면역 억제제 복용으로 인한 기회 감염의 우려가 있음에도 불구하고 삶의 질이라는 측면에서 봤을 때 거의 정상인과 비슷하고 생존 기간도 훨씬 길기 때문에 투석 치료보다 선호되지만 자기에게 맞는 이식신장을 줄 공여자가 있어야 하기 때문에 모든 환자에게 혜택을 줄 수가 없습니다.  


 이런 점에서 환자 본인의 줄기 세포를 이용해서 이식신장을 만들 수 있다면 가장 이상적인 치료가 될 수 있습니다. 면역 거부 반응도 거의 생각하기 힘들기 때문에 굳이 면역 억제제도 복용할 필요가 없죠. 따라서 말기 신부전 환자에서 가장 안전하고 효과적인 치료가 될 수 있지만 문제는 신장 처럼 복잡한 장기를 인공적으로 배양하기가 극도로 어렵다는 것입니다. 물론 인체의 주요 장기가 대부분 복잡하긴 하지만 말이죠.  


솔트 연구소의 벨몬테 교수 (Juan Carlos Izpisua Belmonte,  professor in Salk's Gene Expression Laboratory) 와 그의 동료들은 인간 만능 줄기 세포 (human pluripotent cell) 을 3차원적을 배양해서 신장의 초기 분화 단계에서 나오는 요관싹 (Ureteric Bud) 을 비롯한 콩팥의 3 차원적인 구조들을 만드는데 성공했습니다.  



(인간 줄기 세포로 만들어진 분화 초기 단계의 요관싹  For the first time, Salk scientists have grown human stem cells into early-stage ureteric buds, kidney structures responsible for reabsorbing water after toxins have been filtered out. In the laboratory, they used mouse embryonic kidney cells (seen here in red) to coax the human stem cells to grow into the nascent mushroom-shaped buds (blue and green). Their discovery is a major step in developing regenerative techniques for growing replacement human kidneys. (Credit: Image: Courtesy of the Salk Institute for Biological Studies) )    



 연구팀은 피부 세포에서 얻어진 유도 만능 줄기 세포 (induced pluripotent stem cells (iPSCs)) 와 인간 태아 줄기 세포 (human embryonic stem cells) 모두에서 3차원 배양에 성공했다고 합니다. 이 특수 3 차원 배양을 하는데 있어 쥐에서 추출한 태아 신장 세포 (위의 사진에서 붉은색) 의 도움을 받아 인간 줄기 세포 (위의 사진에서 노란색) 으로 발생시켰다고 하네요. 또 연구팀은 신장이 분화하는데 필요한 여러가지 growth factor 들을 사용해서 분화를 유도했다고 합니다.  


 이들이 만든 미니 신장은 매우 작고 원시적이어서 실제로 이식을 할 수 있는 형태의 신장과는 많은 거리가 있습니다. 하지만 새롭게 개발되는 3 차원 배양 기술과 분화 유도 기술은 피부 세포에서 완전한 신장이나 혹은 다른 장기를 만드는 일이 완전히 불가능한 일이 아니라는 희망을 심어주고 있습니다. 언젠가 이런 일이 가능하다면 수백만명의 만성 신부전 환자들에게 큰 희망이 될 것으로 생각됩니다.  


 참고


Journal Reference:

  1. Yun Xia, Emmanuel Nivet, Ignacio Sancho-Martinez, Thomas Gallegos, Keiichiro Suzuki, Daiji Okamura, Min-Zu Wu, Ilir Dubova, Concepcion Rodriguez Esteban, Nuria Montserrat, Josep M. Campistol, Juan Carlos Izpisua Belmonte. Directed differentiation of human pluripotent cells to ureteric bud kidney progenitor-like cells. Nature Cell Biology, 2013; DOI: 10.1038/ncb2872






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