[1] 질병, 노화 그리고 줄기세포 1. 인간은 왜 늙고 병에 걸리나? 2. 줄기세포, 그것의 정체는 무엇인가? 3. 줄기세포와 질병 치료
[2] 줄기세포 능력과 질병 예방. 치료의 적용 1. 혈관 형성 능력 2. 신경계의 재생 능력 3. 신장손상 및 회복 4. 면역계 조절 능력 5. 피부재생 및 상처치유 6. 간질환과 줄기세포 7. 골격계 환과 줄기세포 8. 폐질환과 줄기세포 9. 당뇨병과 성체줄기세포 10. 암과 성체줄기세포 11. 살맛 나게 하는 줄기세포
"인간은 왜 늙고 병드는가?"
누구에게나 가장 큰 소망은 건강하게 오래 사는 것이다. 또 누구나 나이가 들고 병에 걸리면 건강보다 더 소중한 것은 없다는 걸 절실히 느끼게 된다. 늙고 병드는 문제는 누구나 피할 수 없는 숙명이면서 모든 사람들이 두려워하는 문제이기도 하다. 줄기세포는 전 인류가 직면하게 되는 노화와 질병에 새로운 길을 제시하는 생명 건강의 주춧돌이 될 것이다. 또한 줄기세포는 노화와 질병을 우리가 받아들여야 하는 숙명이 아니라 극복하고 예방할 수 있다는 새로운 차원의 해답을 제시하고 있다. [고맙다, 줄기세포]는 줄기세포에 대한 과학적 해설과 함께 현재의 줄기세포 치료법에 대해 구체적으로 설명하고 있다. 줄기세포가 어디에 어떤 기전으로 효과를 나타내는지, 어떤 질병을 어떤 원리로 치료하고 있는지, 그리고 병들고 노화된 장기가 줄기세포로 어떻게 회복될 수 있는지를 자세히 설명해 준다. 또한 줄기세포를 통해 치료에 성공한 실제 사례를 보여줌으로써 사실적인 이해를 돕고 있다. 노화와 질병에 대한 최신의 과학으로 새로운 세계를 이해하는 희망의 문이 되어줄 수 있을 것으로 기대한다.
질병과 노화의 해답, 성체줄기세포
우리가 흔히 볼 수 있는 상품의 광고 문구 중에는 '세포'와 관련된 것이 많다. 안티에이징을 선전하는 화장품 중에는 '잠자는 사이 세포가 살아난다'라는 표현을 쓰는가 하면, 건강 보조식품 중에서도 세포의 활성화를 돕는다는 제품이 많다. 건강하게 살아가기 위해서는 우리 몸을 구성하고 있는 60~100조 개의 세포가 건강하게 살아 움직여야 하기 때문이다. 조직이나 장기를 구성하고 있는 세포가 건강하지 못하다는 것은 우리 몸 어딘가가 편치 않음을 의미한다. 피부에 상처가 나면 시간이 지나면서 새로운 피부가 만들어진다. 이것은 피부 아래쪽에 피부세포를 만들어내는 줄기세포가 있기 때문이다. 독감에 걸리면 뇌에 있는 후각 신경세포의 기능이 일시 정지되거나 없어져 냄새를 맡지 못하다가 독감이 다 나으면 다시 냄새를 맡을 수 있는 것도 후각을 담당하는 줄기세포가 재생되었기 때문이다. 그러나 아쉽게도 줄기세포는 조직이나 장기에 소량으로 존재한다. 나이가 들거나 환경요인에 따라 줄기세포 생성 숫자가 감소하게 되면 성인병이 발생할 수 있고, 상처가 나도 쉽게 아물지 않는다. 하루에 수십억 개의 세포가 산화성 물질에 의해 파괴된다. 황산화제는 이를 방어, 예방하는 중요한 역할을 한다. 마찬가지로 줄기세포는 각종 조직과 장기들을 유지, 관리하고 재생시킨다. 줄기세포가 우리의 건강을 좌우하는 것이다. 줄기세포는 출생 후부터 몸에 있는 여러 종류의 조직에 존재하는 성체줄기세포adult stem cells와 생명의 시초가 되는 수정란에서 유래하는 배아줄기세포embryonic stem cells로 나뉜다. 성체줄기세포는 특정한 조직을 구성하는 세포로서 몸속에 극히 미량으로 존재하면서 항상 건강한 상태를 유지하는 데 필요한 최소한의 세포를 제공한다. 줄기세포는 우리 몸이 스스로 살아남게 하기 위해서 세포를 유지, 관리하고 잘못된 세포를 재생시키는 자가치유력을 발동한다. 즉 우리가 지금 숨 쉬고 말하고 생각할 수 있는 것은 우리 몸속 줄기세포가 활동하고 있다는 증거이다. 줄기세포는 우리 몸을 직접 치료하는 치료제인 셈이다. 줄기세포는 아직 분화하지 않은 미성숙 상태의 세포로서 적절한 조건을 맞춰주면 다양한 조직세포로 분화할 수 있다. 줄기세포는 아직 운명이 결정되지 않은 세포로서 뇌, 뼈, 심장, 근육 등의 모든 세포로 전환될 수 있는 가능성을 가지고 있다. 우리 몸 여러 조직에 존재하는 성체줄기세포는 자신들이 있는 조직의 세포뿐만 아니라 다른 종류의 세포로도 분화할 수 있는 능력을 가졌다. 신체조직에 어떤 손상이 발생하면 다른 장기에 있던 줄기세포가 몰려와서 손상된 조직으로 변하는 분화의 유연성이 있다. 골수에서 생성되는 줄기세포는 혈액순환계를 순환하면서 몸의 조직재생에 필요한 곳에 가서 새로운 세포로 분화할 수 있다. 어떤 장기에 노화 현상이 일어나 재생 회복이 필요한 경우에는 이 장기에서 줄기세포 생성 장소인 골수로 줄기세포 생성을 요구하는 물질을 보내고, 줄기세포를 혈액으로부터 들어오게 하여 필요한 장기의 새로운 세포로 분화하게 된다. 성체줄기세포는 몸 안에 존재하는 자연치유물질이다. 이것을 잘 활용하면 질병 치료보다 예방에 더 효과적일 수 있다. 즉 인간의 노화를 늦추고 건강한 삶을 유지하는 데 더 큰 효과를 볼 수 있는 것이다.
줄기세포란 무엇인가?
우리 몸은 피부를 이루는 세포, 간세포, 뇌세포, 근육세포 등 다양한 모습과 기능을 가진 세포들로 이루어져 있다. 이 세포들은 수정란 단계에서 한 종류로 이루어져 있던 세포가 주변의 환경과 호르몬, 화학물질의 영향으로 여러 종류의 각기 다른 세포로 분화된 것인데, 이렇게 하나의 세포가 가지를 치듯 다른 세포로 분화된다고 하여 줄기세포라고 한다. 이 세포를 근육에 이식하면 근육세포가 되고 뼈에 이식하면 뼈세포로도 될 수 있기 때문에 근간이 되는 세포, 즉 줄기세포라고 부르는 것이다. 진핵생물의 세포에는 텔로미어telomere가 있다. 텔로미어는 염색체 양 끝의 일부분이다. 특정 염기서열이 수천 번 이상 되풀이되는 독특한 구조를 지니고 있어서, 염색체의 말단 부위가 분해되거나 염색체끼리 서로 융합하지 못하게 하는 역할을 한다. 또한 체세포는 세포 분열을 할 때마다 텔로미어가 조금씩 없어지는데, 나이가 들고 체세포의 분열이 반복될수록 텔로미어 길이가 짧아져서 체세포는 노화와 죽음에 이르게 된다. 따라서 텔로미어는 노화의 정도를 알려주는 시계와 같다고 할 수 있다. 반면 줄기세포는 체세포와 달리 텔로머라제가 발현하고 있기 때문에 텔로미어의 길이가 유지된다. 이 텔로머라제라는 효소는 텔로미어의 길이를 유지시키고 보호하는 기능을 한다. 텔로머라제로 인해 줄기세포의 텔로미어 길이가 짧아지지 않기 때문에 줄기세포는 체세포보다 더 많이 분열하면서 생존할 수 있는 것이다. 이러한 성질이 줄기세포의 자가복제 능력이며, 이것이 가장 대표적인 일반 세포와 줄기세포의 차이점이다. 줄기세포는 아직 분화하지 않은 미성숙 상태의 세포로 체외 배양에서도 미분화 상태를 유지하면서 무한정으로 분열, 복제할 수 있는 능력을 갖고 있다. 즉 분화 능력은 가지고 있으나 아직 분화는 일어나지 않은 '미분화'된 세포이다. 미분화 상태에서 적절한 조건을 맞춰주면 줄기세포는 다양한 조직세포로 분화할 수 있다. 다시 말해 줄기세포는 아직 운명이 결정되지 않은 세포로 뇌, 뼈, 심장, 근육 등으로 전환될 수 있다. 따라서 줄기세포의 분화 능력을 이용하여 손상된 조직을 재생하는 치료에 응용하기 위한 연구는 얼마든지 진행이 가능하다. 하지만 줄기세포의 이러한 능력들은 개체의 연령 증가에 의해서 영향을 받을 수 있다. 개체의 노화, 발암물질, 강제적인 세포 분열 등으로 인해 줄기세포는 분화하는 능력이 감소하여 궁극적으로 최종 분화세포의 개체 수가 감소되어, 특정 조직의 줄기세포에 의한 재생력을 감소시키게 된다. 이러한 줄기세포의 능력이 나이가 들면서 감소하면 파괴된 세포가 재생이 되지 않아 질병에 걸리게 되는 것이다.
성체줄기세포 vs. 배아줄기세포
난자와 정자가 수정되어 처음 생긴 수정란이 분열을 거듭하여 세포 수가 많아지게 되면 어느 세포가 뼈가 될 세포인지, 또 어느 세포가 뇌가 될 세포인지 등이 정해지는 시기가 있다. 이것이 결정되어 특정한 세포로 진행되는 것을 '분화'라고 한다. 미분화 상태에서 조건을 맞춰주면 줄기세포는 다양한 조직세포로 분화할 수 있다. 줄기세포의 이러한 분화 능력을 이용하여, 손상된 조직을 재생하는 등의 치료에 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 이것이 성체줄기세포를 이용한 세포 치료이다. 서로 다른 두 종류 이상의 세포로 분화하는 능력뿐만 아니라 자기복제 능력을 동시에 가지고 있는 세포가 바로 줄기세포이다. 줄기세포는 두 가지로 분류된다. 수정란이 처음으로 분열할 때 형성, 분화 가능한 배아줄기세포와 성숙한 조직과 기관 속에 들어 있는 성체줄기세포가 그것이다. 성체줄기세포는 조직이나 장기에 있는 미분화세포로 재생할 수 있고, 그 조직이나 장기의 주된 기능을 하는 세포로 분화할 수 있는 능력이 있으며, 수정란의 발생 초기에 얻게 되는 배아줄기세포와 구별되는 세포로서 발생 과정 후 발견되는 줄기세포를 말한다. 성체줄기세포는 단일한 종류의 줄기세포가 아니며, 다 자란 성인의 골수, 제대혈, 피부, 지방조직, 신경조직, 간, 장, 췌장, 담도 등에서 발견되는 줄기세포의 총괄적 집합체를 일컫는다. 또한 이것은 뼈와 간, 혈액 등 구체적 장기의 세포로 분화되기 직전의 원시세포이다. 장기에서 발견되고 있는 성체줄기세포는 각 장기별 기원에 따라 각기 다른 특성을 나타내며, 분화할 수 있는 영역에 있어서도 차이를 보인다. 과거에는 한 조직에 있는 성체줄기세포는 오직 그 조직의 세포로만 분화한다고 알려져 있었으나, 최근에는 다른 조직의 세포로도 분화할 수 있다는 연구 결과들이 보고되고 있다. 배아줄기세포란 배아의 발생과정에서 추출한 세포로서 모든 조직의 세포로 분화할 수 있는 능력을 지녔으나 아직 분화되지 않은 세포이다. 배아는 생식세포인 정자와 난자가 만나 결합된 수정란을 의미하며 일반적으로 수정된 후 조직과 기관으로 분화가 마무리되는 8주까지의 단계를 가리킨다. 수정란은 세포 분열을 통해 배반포를 형성하는데 그 안쪽에 내부세포괴라는 세포덩어리가 있어 이것이 배아를 형성한다. 이 내부세포괴를 배반포로부터 분리하여 배양하면, 분화는 일어나지 않지만 여전히 분화 능력을 가지는 배아줄기세포가 되는 것이다. 수정된 지 14일이 안 된 배아기의 세포인 배아줄기세포는 장차 인체를 이루는 모든 세포와 조직으로 분화할 수 있기 때문에 '전능세포' 혹은 '만능세포'로 불린다. 복제배아줄기세포는 체세포의 핵을 빼낸 난자에 주입해 적당한 화학처리와 전기 충격을 가해 마치 수정란처럼 분열할 수 있는 복제배아를 만들며, 이렇게 만들어진 체세포 복제배아는 2세포기, 4세포기, 8세포기 등 2배수로 분열해 5∼6일 뒤 배반포 단계가 된다. 이러한 배반포 내에 존재하는 내부세포괴 (30-40개의 세포)를 분리하면 이것이 복제배아줄기세포이다. 일정 조건 하에서 배아줄기세포를 배양하면, 배아줄기세포는 분화되지 않은 상태를 유지되지만, 배아줄기세포가 서로 뭉쳐서 자라도록 방치하면 배아모양의 세포덩어리를 형성하고, 스스로 분화하기 시작한다. 하지만 배아는 장차 태아로 자랄 수 있는 엄연한 생명의 씨앗이라는 점에서 여러 조직이나 장기를 만들 수 있는 줄기세포를 얻기 위해 배아를 이용하는 것은 '살인행위나 마찬가지다'는 반대 여론도 만만찮다. 바로 이점이 종교계에서 배아줄기세포에 반기를 드는 이유다. 만능이라는 단어가 붙을 만큼 배아줄기세포의 역할은 다양하지만 단점도 있다. 전분화 능력을 가지고 있기 때문에 증식이 좋고 다양하게 분화되지만, 조절이 어렵고 기형종teratoma과같이 암세포화 될 수 있다는 점, 계대수가 얼마 지나지 않아 변이가 나타난다는 점이 가장 결정적인 단점이다. 이러한 단점으로 인해 현재 사람 임상에 적용되지 않고 있다. 이에 반해 성체줄기세포는 골수, 제대혈, 지방조직 등에서 얻을 수 있어 윤리적인 문제는 피할 수 있으나 배아줄기세포보다 분화능력이 떨어진다는 단점이 있다. 하지만 과거에는 한 조직에 있는 성체줄기세포는 오직 그 조직의 세포로만 분화한다고 알려져 있었으나 최근에는 다른 조직의 세포로도 분화할 수 있다는 연구 결과들이 보고되었으며, 특히 지방조직에 존재하는 성체줄기세포인 중간엽줄기세포는 분화 능력이 매우 우수한 것으로 밝혀졌다. 이렇듯 다양한 조직으로 분화 가능한 성체줄기세포는 인간 배아에서 추출한 배아 줄기세포와 달리 지방, 골수 또는 뇌세포 등 이미 성장한 신체조직에서 추출 할 수 있고, 치료에 이용할 경우 치료하고자 하는 환자로부터 직접 성체줄기세포를 얻을 수 있기 때문에 배아줄기세포에 비해 윤리적인 문제가 적고, 환자 자신의 세포를 이용하는 것이기 때문에 면역거부반응이 없다는 장점이 있어 현재 줄기세포 치료 임상에 적용되고 있다. 성체줄기세포는 여러 종류의 성체줄기세포를 사용하여 실제 의학에서 필요로 하는 장기재생을 할 수 있을 뿐 아니라 이식된 후 각 장기의 특성에 맞게 분화할 수 있는 특성을 가지고 있다.
총 
바보 빅터
