어릴 적부터 과학동아나 뉴턴 잡지가 새로나오는 날이 좋았다. 서점에서 발견을 하면 사진이나 그림이 교과서에서 보는 것과는 달라서 내용을 모르더라도 그림만을 보는 것만으로도 좋았었다. 전공을 공부하면서 많은 그림을 봤다고 생각되어지지만 여전히 뉴턴의 그림은 좋다. 그리고 앞으로 많은 사람들이 연구할 과제에 대해서도 소개시켜주는 것이 좋다. ips세포가 뭐지? 배아 줄기 세포랑 다른 것인가하는 생각을 하면서 보기 시작했다. 

 

하나의 수정란에서 60조 개의 세포가 생긴다. 세포 분열은 단순히 그 수효를 증가시키기 위한 것은 아니다. 하나의 수정란은 최종적으로 약 270종의 다른 기능을 가진 세포로 분화한다.

 

인공 다능성 줄기 세포(iPS)세포한 무엇인가? 배아 줄기 세포 등과 다른 점은 무엇인가?

사실 예전부터 만능세포라고 불리던 ES세포(배아 줄기 세포)와 피부에서 만들어지는 다능성 불기 세포인 ips는 뭐 가 다른가?

 

유미 양서류인 영원은 다리를 플라나리아는 온몸을 재생할 수 있다. 영원 성체는 다리나 꼬리가 잘려져도 몇 달이면 예전대로 재생된다. 눈의 렌즈와 뇌도 재생할 수 있다고 한다. 하지만 몸통이 두 동강 나면 더 이상 재생되지 않는다. 그런데 플라나리아는 몸통을 몇 개의 조각으로 자르면 그 각각이 한 마리의 플라나리아로 재생한다. 하지만 인간은 손발은 일단 잃고 나면 다시 생기지 않는다. 어른의 치아도 일단 빠지고 나면 다시는 생기지 않는다.

 

줄기 세포의 능력의 차이가 인간과 플라나리아의 재생능력에 차이를 만든다. 잃어버린 무엇인가로 될 수 있는 세포를 줄기세포라고 하는데 이 세포는 플라나리아와 인간 모두에 포함되어 있다. 플라라니아의 몸에는 여기저기에 줄기세포가 있어서 플라나리아의 몸이 절단되면, 몸속의 줄기 세포가 근육이나 신경, 장등을 만드는 세포가 되어 잃어버린 부분을 보충한다. 플라나리아의 줄기 세포는 어떠한 세포로도 되는 전능성을 가지고 있지만 사람은 아니다. 피부의 줄기 세포는  피부의 세포만 될 수 있고, 근육이나 신경의 세포는 될 수 없다.

 

수정란은 모든 종류의 세포가 되는 전능세포이지만 분열을 거듭하는 과정에서 전능성은 사라진다. 분열이 더욱 진행됨에 따라, 각각의 세포는 서서히 전문성을 갖게 된다. 이렇게 세포가 전문화해 나가는 일을 생물학에서는 분화라고 한다. 일단 피부 세포가 되었다면, 이제는 적혈구나 신경 세포가 될 수 없다.

 

배(embryo)에서 꺼낸 줄기 세포를 ES 세포라고 한다. 배는 태아라고 부르게 되기 전의 세포 덩어리를 말한다. 초기의 배 가운데 수정란이 6~7회 분열하고, 100개 정도의 세포 덩어리가 된 것을 배반포라고 한다. 이 안쪽에 있는 세포덩어리(내부 세포 덩어리)는 태반을 되지 않지만(태반은 배반포의 바깥쪽에 있는 세포층인 영양 외배엽에서 만들어진다), 인체의 모든 세포가 되는 능력을 가진다. 전능이라고 말할 수 있다. 뇌사 환자에게서 제공되는 장기로는 이식을 기다리는 환자들을 모두 고치기는 어렵다. 그래서 제공자의 문제를 극복하기 위해서 이식하는 세포나 조직을 만들어내려는 시도를 했고 그래서 ES세포가 재생의학의 희망이 되었지만 두 가지 문제점이 있다. 하나는 윤리문제이다. 불임 치료에서는 배란 유발로 얻은 10개 정도의 난자를 꺼내, 그것을 시험관 안에서 인공 수정시킨다. 초기 배까지 자라게 한 것 중에서 1~2개가 자궁으로 되돌려져 임신이 시도된다. 나머지는 임신이 되지 않았을 때를 대비해 동결 보존하지만 아이가 태어나는 순간 보존한 초기 배는 이제 잉여 배가 되는 것이다. 두 번째는 거부 문제이다. 환자와 잉여 배의 DNA가 다르기 때문에 이물질로 봐서 면역 거부 반응이 일어난다. 복제 ES세포를 만들어서(난자의 핵을 제거해서 환자의 몸에서 채취한 핵을 집어넣어서 ES세포로 만든다) 면역거부반응을 해결했지만 오히려 난자 제공자에 대한 부담이나 복제 인간 만들기로 이어지는 인간의 복제 배 작성등의 새로운 문제를 가지고 있다.

 

iPS세포 만들기

1. ES세포에서 작용하는 초기화 인자를 찾아낸다.

2. 초기화 유전자를 레트로바이러스 벡터에 집어넣는다.

3. 환자의 피부에서 꺼낸 섬유아세포 안에 벡터를 넣는다.

4. 운반된 유전자를 세포의 핵 안에 집어넣는다.

5. 세포가 초기화해서 다능성 줄기 세포가 생기고 필요한 세포로 분화시킨다.

 

iPS세포는 성장 도중의 배에서 꺼내는 것이 아니라, 어른이나 어린이 피부 등의 세포를 유전자 조작해서 인공적으로 만든다. 이른바 세포 시계의 바늘을 반대로 되돌리는 것과 같다. 3개의 유전자를 피부 등의 세포에 집어넣어, 초기 배의 상태로 초기화하는 것이다. 배를 부술 필요가 없다는 점과 자신의 세포로 만들기 때문에 거부 방응의 우려가 없다는 점에서 ES세포보다 뛰어나고 모양과 능력에서도 거의 구별되지 않는다. iPS세포도 태반은 되지 못한다.

하지만 레트로바이러스 벡터는 세포의 DNA편입시키는데 끼어들기 할 때 세포의 유전자를 망가뜨리기도 한다. 그래서 암이 될 가능성이 있다는 문제점이 있다.

 

이 책을 읽다보면 전공자가 아니면 뭐가 뭔지 궁금하다는 생각을 하게 될 것이다. 독자의 궁금증이 무엇인지 받아서 답을 주고 있다. 실험관을 사용했다고 하는데 왜 그림에서는 샬레를 사용한 것인지 하는 궁금증도 해결해주고 있으니 일단 믿고 책을 읽으면 좋을 것이다.