재조합 단백질 Lin28-30Kc19을 이용한 유도만능줄기세포의 생산과 그 효과

Abstract

유도만능줄기세포(iPSC)는 배아줄기세포(ESC)와 동일한 세포생물학적 특징들인 자가재생력(self-renewal), 전분화능(pluripotency)을 가진 줄기세포의 한 종류이다. 배아줄기세포와 달리 유도만능줄기세포는 성인의 체세포로부터도 얻을 수 있기에 윤리적인 문제에서 오는 연구적 제약이 없기 때문에 줄기세포 연구분야에서 가장 주목받고 있다. 그렇기에 유도만능줄기세포의 생산성은 매우 중요한 이슈이며 많은 연구진들이 이를 향상시키기 위해 노력하고 있다. 본 연구에서는 종래의 유도만능줄기세포 생산방법에 추가적으로 선행연구에서 재프로그램화 인자(reprogramming factor) 중 하나로 밝혀진 Lin28을 단백질의 형태로 세포에 처리하여 그 생산성을 높이는 효과를 보았다. Lin28은 인간의 몸에서 Lin28A와 Lin28B 두 가지 종류로 존재하는데 이 중 Lin28A를 사용하였다. (재프로그램화 인자로 사용되는 것은 Lin28A이므로 이후로는 Lin28로 표기) Lin28 단백질은 세포질에서 기능을 하기 때문에 세포 내부로 전달하기 위해 누에 유래의 세포투과성 단백질로 알려진 30Kc19을 Lin28 단백질의 C-말단에 연결시킨 형태의 재조합 단백질 Lin28-30Kc19으로 제작하였다. Lin28-30Kc19은 대장균에서 생산한 후 정제하여 바이러스의 형태로 세포에 전달되는 4개의 재프로그램화 인자인 Oct4, Sox2, c-Myc, Klf4와 함께 인간 체세포인 인간 피부 섬유아세포(human dermal fibroblast, HDF)에 처리하였다. 14일 간의 세포 배양 후, 알칼리포스파타제 염색법(alkaline phosphatase staining)을 이용해 생성된 유도만능줄기세포를 확인하였다. Lin28-30Kc19 단백질을 처리한 실험군의 경우 초기 생성에서 대조군에 비해 염색된 콜로니의 개수가 증가하였고, 최종적으로 개별 콜로니의 크기 또한 두 배 가량 증가하고 발색도 강해진 것을 관찰할 수 있었다. 본 연구로 재조합 단백질을 이용하여 종래의 유도만능줄기세포 생산성을 높일 수 있는 방법을 제시하였으며, 향상된 생산성을 통해 줄기세포 연구와 의ㆍ약학 분야에서의 응용에 필요한 줄기세포들의 원활한 공급이 가능해지길 기대하고 있다.