`사람 줄기세포 분화` 면역결핍 형질전환 복제돼지, 세계 최초 개발

T, B면역세포 없는 돼지..전임상시험∙이종간 장기이식∙줄기세포 치료법 개발 새 지평 여나

등록 : 2014.05.09 13:36:07   수정 : 2014.05.09 13:36:24 윤상준 기자 ysj@dailyvet.co.kr
140509 면역결핍돼지 김진회교수1

건국대 김진회 교수 (사진 : 건국대)

건국대학교는 8일 동물생명공학과 김진회 교수가 이끄는 한∙미 공동연구팀이 ‘인간 줄기세포를 분화시킬 수 있는 면역결핍 형질전환 복제돼지’를 세계 최초로 생산했다고 밝혔다.

이번 연구결과는 줄기세포치료, 이종간 장기이식, AIDS 등 인간면역결핍질환 치료, 암 발달 기전규명 연구 등에 유용한 모델로 활용될 수 있을 전망이다.

건국대, 순천대, 차의과학대학, 美미주리대학 공동 연구팀은 외부항원에 대한 생체면역시스템 활성화를 담당하는 RAG유전자(recombination activating gene)를 제거한 형질전환 복제돼지를 생산하는데 성공하여 그 결과를 미국국립과학회보(PNAS) 온라인판에 발표했다.

이 돼지는 흉선 발달이 완전히 억제되고, 비장 발달도 저해되어 T, B세포가 생체 내에 존재하지 않는 면역결핍 모델이다.

연구진에 따르면, 마우스에서 면역결핍동물모델이 개발됐지만 기초 및 임상연구에서 사람과 상당한 차이를 보였다. 사람과 특성이 비슷한 돼지에서도 면역결핍동물모델을 개발하려는 시도가 지속됐고, 일본에서 IL2rg유전자를 소실시킨 돼지를 생산하는데 성공했다. 하지만 이 돼지는 B세포가 존재하여 완전한 면역결핍을 달성하지 못했고, 돼지에 이식한 사람 조직이나 세포를 수용하지 못했다.

연구진은 RAG2 결핍 돼지에 사람의 유도줄기세포(IPSCs : induced pluripotent stem cells)를 이식하여 3배체로 분화가 가능한 테라토마(teratoma) 형성에 성공했다. 이 테라토마는 인간의 각 장기로 분화가 가능한 외∙중∙내배엽을 모두 형성했다. 동종(allogenic) 돼지에서 유래한 영양막(trophoblast) 줄기세포를 이식했을 때도 동일한 효과를 나타냈다.

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RAG 유전자 기능이 소실된 면역결핍돼지에서 T, B세포는 관찰되지 않았고, NK세포는 정상돼지에 비해 적은 수를 보였다 (사진 : 건국대)

이번에 개발된 면역결핍 형질전환복제돼지는 각종 치료법 개발 및 의약물의 전임상시험에 큰 역할을 담당할 수 있을 전망이다.

이 돼지를 통해 배아줄기세포, 유도만능줄기세포, 성체줄기세포 등을 사람에게 이식하기 전에 그 면역거부반응이나 표적세포로이 분화가능성을 확인할 수 있다는 것이다. 이종간 장기의식을 가로막는 면역거부반응 제어 연구에도 활용할 수 있다. 또한 면역결핍 돼지에서는 거부반응 없이 인간의 암세포가 성장할 수 있기 때문에, 암세포의 발달과 전이 기전을 밝히는 연구에도 활용도가 높다.

모델개발에 따른 경제적 가치도 크다는 것이 건국대 측의 설명. 마리당 수십만원 상당의 면역결핍질환모델 생쥐가 연간 수천만 마리 가량 사용되고 있지만, 사람과의 생리기전 차이로 돼지의 역할이 커지고 있다는 것이다. 미국 국립보건원(NIH)의 경우, 생쥐 외의 타동물을 통한 전임상 시험성적을 의무적으로 요구하고 있다.

공동 교신저자 김진회 교수는 “우리가 개발한 면역결핍질환 모델동물이 인류의 난치병 치료에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”며 “앞으로 더욱 다양한 종류의 형질전환 복제동물을 개발해 궁극적으로 인류 질병극복에 기여하고 싶다”고 말했다.