줄기 세포(-細胞, 영어: stem cell)는 실제로 태생기 전능세포(pluripotent cell)를 지칭한다.

이는 어떤 조직으로든 발달할 수 있는 세포를 의미한다.

줄기 세포는 주로 초기 분열 단계의 배아로부터 채취된다.

이 단계의 세포는 아직 장기 형성 능력이 없으므로 사전에 입력하는데 따라 특정하게 선택한 세포계(cell line)로 배양될 수 있다.

간세포(幹細胞), 모세포(母細胞)라고도 한다.

현재 세계 각국에서 경쟁적으로 줄기 세포 연구를 진행 중이다.

줄기 세포를 인류가 적절히 통제할 수 있는 기술이 확보된다면 질병 치료의 신천지가 열리게 된다.

장기 이식이 매우 손쉽게 이루어질 수 있기 때문이다.

• 1 특성
• 2 종류
  • 2.1 배아줄기세포
    • 2.1.1 배아줄기세포의 분화능
  • 2.2 성체줄기세포
• 3 줄기세포 연구의 진행
• 4 줄기세포의 가치
• 5 현재 줄기세포 연구의 해결과제
• 6 참고 문헌
• 7 함께 보기

특성

줄기세포는 다음과 같은 특성이 있어야 줄기세포로 인정이 된다.

• 첫째, 미분화 상태로 계속 복제 되어야 한다.
• 둘째, 특정 배양 조건에서 특정 세포로 분화가 가능하다.
• 셋째, 배아 줄기세포와 성체 줄기세포로 구분된다.

기본적인 특징으로는 두 가지가 있는데, 우선 반복 분열하여 자신을 만들어 내는 자기 재생산(self-renewal), 그리고 환경에 따라 특정한 기능을 지닌 세포로 분화할 수 있는 다분화 능력을 갖는다. 그리고 이론상 줄기세포는 모든 세포로 분화할 수 있는 만능세포이다.

[편집] 종류

줄기세포는 인간 배아를 이용한 배아 줄기세포(embryonic stem cells)와 혈구세포를 끊임없는 만드는 골수세포와 같은 성체 줄기세포(adult stem cells)가 있다.

[편집] 배아줄기세포

남성의 생식세포인 정자와 여성의 생식세포인 난자의 수정으로 생성된 수정란에서 유래한다. 수정란이 엄마뱃속에서 아기로 성장할 때 약2조개의 세포가 생기는데 배아줄기세포는 이러한 다양한 종류의 세포로서 분화할 수 있는 능력을 가진다. 전분화능 줄기세포라고도 한다. 대량증식이 가능하며 거의 모든 신체세포로 분화가 가능하며 면역거부반응이 없어 타인과 타종에게 이식이 가능하다. 그러나 분화조절이 어려워 암세포로 될 가능성이 있어 기술의 정밀함을 요하며, 수정란의 파괴로 윤리적 문제가 제기될 수 있다.

특성

줄기세포는 다음과 같은 특성이 있어야 줄기세포로 인정이 된다.

• 첫째, 미분화 상태로 계속 복제 되어야 한다.
• 둘째, 특정 배양 조건에서 특정 세포로 분화가 가능하다.
• 셋째, 배아 줄기세포와 성체 줄기세포로 구분된다.

기본적인 특징으로는 두 가지가 있는데, 우선 반복 분열하여 자신을 만들어 내는 자기 재생산(self-renewal), 그리고 환경에 따라 특정한 기능을 지닌 세포로 분화할 수 있는 다분화 능력을 갖는다. 그리고 이론상 줄기세포는 모든 세포로 분화할 수 있는 만능세포이다.

[편집] 종류

줄기세포는 인간 배아를 이용한 배아 줄기세포(embryonic stem cells)와 혈구세포를 끊임없는 만드는 골수세포와 같은 성체 줄기세포(adult stem cells)가 있다.

[편집] 배아줄기세포

남성의 생식세포인 정자와 여성의 생식세포인 난자의 수정으로 생성된 수정란에서 유래한다. 수정란이 엄마뱃속에서 아기로 성장할 때 약2조개의 세포가 생기는데 배아줄기세포는 이러한 다양한 종류의 세포로서 분화할 수 있는 능력을 가진다. 전분화능 줄기세포라고도 한다. 대량증식이 가능하며 거의 모든 신체세포로 분화가 가능하며 면역거부반응이 없어 타인과 타종에게 이식이 가능하다. 그러나 분화조절이 어려워 암세포로 될 가능성이 있어 기술의 정밀함을 요하며, 수정란의 파괴로 윤리적 문제가 제기될 수 있다.

배아줄기세포가 분화되는 과정의 모식도.

중간엽줄기세포(mesenchymal stem cell)는 뼈를 형성하는 조골세포(osteoblast)와 연골세포(chondrocyte)로 분화할 수 있다

성체줄기세포

이 줄기세포는 신체 각 조직에 극히 소량만이 존재한다. 특정한 조직을 구성하는 세포로 즉, 골수세포는 혈구세포로, 피부줄기세포는 피부로, 후각신경세포는 후각신경세포로만 분화되도록 정해진 세포이다. 대표적인 예로 다능성 조혈모세포가 있다. 항상 우리 몸을 건강한 상태로 유지하는데 필요로 하는 최소한의 세포를 제공해 주는 세포이다. 어떤 손상이 발생하면 다른 장기에 있던 줄기세포가 몰려와서 손상된 조직으로 변하는 분화의 우연성이 있다. 분화가 안정적이어서 암세포 가능성이 없고, 이미 임상적 적용이 가능한 단계까지 왔다. 배아줄기세포와는 다르게 수정란에 파괴가 없어서 윤리적으로도 문제가 되지 않는다. 그러나 얻을 수 있는 줄기세포수가 적고, 배양이 어려우며 특정 세포로만 분화가 가능한 단점이 있고, 또 면역 거부 때문에 기증, 공여가 안 된다.

줄기세포 연구의 진행

 

생쥐의 배아줄기 세포

 

1952년 미국에서 최초로 수정란 분할로 개구리 복제에 성공했다. 그 후 1978년 영국에서 인간복제에 초석이 되는 시험관 아기를 최초로 탄생시켰다. 그러면서 Haematopoietic 줄기 세포는 인간의 cord blood에서 발견된다는 사실을 알아내었다. 1983년 다시 미국은 수정란 분할로 쥐를 복제했고, 1997년 영국이 체세포 복제로 복제양 돌리를 탄생시켰다. 1998년 미국이 잉여 수정란으로 인간배아 줄기세포를 성공했고, 2004년 한국의 황우석 교수가 인간 난자를 이용한 배아줄기세포를 성공했다고 발표했다.

줄기세포의 가치

줄기세포의 불멸성과 다분화성은 사람의 발생과정의 연구를 위한 좋은 in vitro model을 제공한다. 줄기세포의 분화과정을 연구함으로써 발생 및 분화과정에 작용하는 유전자들을 밝히게 되며, 이러한 연구는 사람의 유전체 지도가 완성되면 가속될 것으로 예상된다. 또 줄기세포로부터 얻은 균질한 사람의 조직이나, 세포를 대상으로 약물검사, 독성검사를 수행하게 됨으로써 신약개발이 활발해질 것이다. 그러나 무엇보다도 줄기세포가 미래에 갖는 최고의 가치는 훼손된 조직을 대체할 수 있는 세포나 조직을 다량으로 얻을 수 있게 되어 난치성 질병의 치료에 이용할 수 있다는 점이다. 예를 들면 퇴행성 뇌질환의 하나인 파킨슨병은 도파민을 생성하는 신경세포가 사멸됨으로써 유발되며, 치료법으로는 태아의 뇌조직을 이식하는 것이 가장 효과적인 방법으로 알려져 있다. 하지만 태아 뇌조직은 매우 한정되어 있을 뿐만 아니라, 많은 윤리적, 사회적 문제를 야기시킨다. 줄기세포로부터 도파민성 신경원세포의 분화를 유도시키는 방법을 개발하면 도파민성 신경원세포를 다량으로 얻어 파킨슨병 환자에게 이식할 수 있을 것이다. 또, 인슐린을 분비하는 β세포를 다량으로 얻게 될 경우, 인슐린 주사에 의존하는 제1형 당뇨병 환자를 치료할 수 있을 것이다.

인간에게 적용될 수 있는 줄기세포의 다양한 쓰임새.

***현재 줄기세포 연구의 해결과제

줄기세포를 질병치료에 이용하기 위해서는 먼저 다음과 같은 문제가 해결되어야 한다.

• 첫째, 줄기세포를 다량으로 생산하기 위한 조건 즉, 미분화상태를 유지시키는 성장인자와 그 작용 메커니즘을 밝혀야 한다.
• 둘째, 줄기세포가 여러 종류의 세포로 분화하는 과정에 대한 분자생물학적 이해가 필요하며, 이를 이용하여 필요한 세포로의 분화를 유도하는 방법을 개발하여야 한다.
• 셋째, 분화된 세포를 미분화세포 및 기타 다른 세포로부터 선별하는 방법이 확립되어야 한다.
• 넷째, 줄기세포가 이식 후 숙주조직과 조화를 이루어 재생의 효율을 증가시키는 방법을 연구하여야 한다. 특히 신경조직을 이식하는 경우에는 신경회로망의 회복까지도 염두에 두어야 할 것이다.
• 다섯째, 면역거부반응을 최소화하기 위하여 다양한 유전형을 지닌 줄기세포를 확보하여야 한다.

          혹은 복제양 돌리를 생산할 때 사용되었던 핵치환 방법으로 환자 자신의 세포로부터 줄기세포를

          얻는 방법도 고려해 볼 수 있다.

• 여섯째, 필요에 따라 줄기세포에 유전자를 이입 하거나 재조합함으로써 줄기세포의 효용성을 증가시키는 방법도 개선되어야 할 것이다.

[편집] 참고 문헌

• madang.ajou.ac.kr/~ydpark/lectures/.../S20050609PCW.ppt
• kdcp.hallym.or.kr/education/StemCell05.ppt
• biosci.snu.ac.kr/includes/download.php?file=2-2
• 에비뉴 여성의원 조병구 원장^{[모호한 표현]}
• 두산동아 백과사전