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2004년 황우석 교수가 사람의 체세포를 복제한 배아 줄기세포 배양에 성공하였다고 “사이언스”

저널에 발표한지가 벌써 15년의 세월이 흘렀고, 그 동안 한국에서는 많은 일들이 있었다. 황우석 교수는 논문조작 사건으로 논문이 취소되었고, 연구과정조사를 진행하는 과정에서 연구용 난자 수급과정에서 불법시술과 난자채취가 문제되어서 생명윤리법 위반을 선고받고, 대한민국에서 줄기세포 연구는 암흑기에 들어가게 되었다. 이후로 정치계와 종교계에서 배아줄기세포에 대한 윤리적 문제가 강력하게 제기되면서 의료발전과 생명보호 사이에서 첨예하게 대립되어 더욱 힘든 시간들을 보냈고, 결국 연구 윤리 및 생명윤리법 등이 강력하게 개편되어서 돌아왔다. 한편 국내에서 이렇게 다투고 있는 사이에, 미국 일본 유럽 등의 많은 과학자들은 집중적 연구와 투자를 진행하였고, 일본에서는 윤리적 문제를 피할 수 있는 체세포 역분화 기술을 성공적으로 진행하여 결국 iPS 세포를 만들었고 이에 대한 업적으로 2012년 야마나카 신야 교수는 노벨 생리학 의학상을 수상하게 되었다. 교토대학은 2010년 iPS 연구센터를 세우고 야마나카 교수를 센터장으로 하여 지금까지 연구를 진행해 오고 있다. 그리고, 작년 2018년 10월 파킨슨병 환자에게 iPS 세포에서 도파민 전구세포를 유도하여 임상시험을 시작하고 현재까지 진행해오고 있다.

이렇게 줄기세포연구가 매우 속도감있게 발전하고 있고, 그 중심, 특히 iPS 세포에 집중적으로 투자와 연구가 진행되고 있는 교토대학교 iPS 세포 연구센터 (CiRA)에서 연구할 기회를 가지게 되어서 너무 감사하게 생각하고 있다. 여기서 공부하고 연구하면서 정말 많은 지식과 경험을 쌓게 되면서 기쁘기도 했지만, 한편으로는 한국에서 줄기세포 연구가 매우 힘들게 돌아가고, 특히 iPS 세포에 대한 제대로된 책한권 없다는 사실에 너무 가슴이 아팠다. 하지만 운이 좋게도 여기서 좋은 사람들을 만났고, 또 같이 대화하면서 한국에 줄기세포 연구의 한 분야로 iPS 세포 연구가 활발해지면 좋겠다는 생각을 공유하게 되었다. 그리고, 그 첫단계로 소개할 만한 책을 선정해서 번역서를 출간해보자는 생각을 하게 되었고, 이렇게 결과물이 나오게 되어 기쁘게 생각한다. 하지만, 벌써 원서가 출간된지 5년 가까이 되었고, 그동안에도 여러가지 많은 발전과 변화가 있었다. 그럼에도 불구하고, 큰 기본은 바뀌지 않았고 과거를 알아야 현재도 이해하고 미래를 보는 시각도 넓어진다고 생각하며, 이 책은 아직도 충분히 번역될 만한 가치가 있다고 판단해서 번역을 진행하였다.

끝으로, 이 책이 나올 수 있도록 옆에서 지도 조언 및 감수를 해준 김신일 박사에게 감사를 드리고, 일본에서 공부할 수 있도록 받아준 가네코 신 교수님과 차병원 이주호 교수님, 고려대학교 의과대학 및 고대안산병원에 선후배 교수님들과 직장동료들, 그리고 늘 나를 응원해주는 사랑하는 부모님과 가족들에게 감사 인사를 올린다. 이 책이 줄기세포연구, 특히 iPS 세포 연구를 하고자는 연구자들에게 큰 도움이 되었으면 한다.

서문 iii
Ⅰ 기본편
1 ES 세포와 iPS 세포가 만드는 과거와 미래 2
〈기초 연구에 있어서〉
2 인간 ES 및 iPS 세포를 “만들고” “사용할 때” 알아야 할 것들 9
3 세포의 입수 방법과 이용법 17
4 분화유도 시스템 구축을 위한 전략 28
〈임상이용에 대하여〉
5 인간 ES 및 iPS 세포를 “임상으로 이행” 할 때 알아야 할 것 36
6 GMP 준수 세포처리에 있어서 무혈청배지 조성에 대한 고찰 43
7 GMP에 부합한 배양시설 52
8 인간 ES 및 iPS 세포 유래된 재생 의료 제품에서 종양이 생길 가능성이 있을까? 61

Ⅱ ES 및 iPS 세포실험의 기본 프로토콜
1 2i 배양법을 이용한 마우스 ES 세포수립법 70
2 iPS 세포주 제작 80
A.섬유아세포에서 iPS 세포주 제작, B. 말초혈액에서 iPS 세포주 제작
3 인간 ES 및 iPS 세포의 계대법과 95
4 ES 및 iPS 세포의 feeder free 배양법 108
5 ES 및 iPS 세포의 특성분석 및 품질관리 117
A.미분 화성 유지 및 분화능 확인 방법, B. 핵형 분석, C. 감염성 인자의 제어

Ⅲ 분화유도의 프로토콜
1 조혈 줄기세포의 분화 유도 136
2 인간 ES 및 iPS 세포로부터 적혈구 분화 유도 146
3 인간 ES 및 iPS 세포를 이용한 혈소판 분화 유도 155
4 혈관 내피 세포로의 분화 유도 165
A. 마우스 ES 세포에서 혈관 내피 세포로의 분화 유도
B. 인간 iPS 세포에서 혈관 내피 세포로의 분화 유도
5 인간 iPS 세포에서 killer T 세포로의 분화 유도 181
6 인간 ES 및 iPS 세포에서 심근 세포로의 분화 유도 190
7 인간 iPS 세포에서 골격근 세포로의 효율적인 분화 유도 196
8 ES 및 iPS 세포에서 신경 줄기세포로의 분화 유도 204
9 대뇌피질 신경세포로의 분화 유도 219
10 도파민 신경세포로의 분화 유도와 동물 모델로의 이식 228
11 인간 장기의 인위적 구성에 기본인 간 세포의 분화 유도 237
12 뼈 세포 분화 유도 248
13 원시 생식 세포로의 분화 유도 261
14 종양세포에서 iPS 세포 제작과 분화 유도 277

Ⅳ 환자 모델세포 및 유전자 변형
1 유전자 변형법① 부위 특이적 재조합 효소 시스템 290
A. Conditional Knock-Out, B. Conditional Knock-In, C. RMCE 법
2 유전자 변형법② HAC/MAC 301
3 유전자 변형법③ Transposon에 의한 유전자 변형 317
4 유전자 변형법④ TALEN에 의한 유전자 타겟팅 324

Ⅴ 신약 스크리닝
1 인간 만능 줄기세포를 이용한 질병 연구와 신약개발의 전망 338
2 iPS 세포 유래 조직세포를 이용한 독성 실험 346
◆ 색인 353