줄기세포 연구는 난치성 질환 치료와 재생의학 분야에서 중요한 돌파구를 마련해왔습니다. 하지만 기존 줄기세포 배양 기술은 동물 유래 물질을 필요로 해, 감염 위험과 품질 관리의 어려움이라는 한계를 가지고 있었습니다. 최근 국내 연구진이 이러한 문제를 해결하기 위해 동물성 물질 없이도 줄기세포를 배양할 수 있는 혁신적인 ‘제노 프리(Xeno-free)’ 기술을 개발하며 줄기세포 연구에 새로운 영역을 창조했습니다.
난치성 질환 치료에 한계가 온 기존 줄기세포 배양 방식
줄기세포는 배아줄기세포, 성체줄기세포, 유도만능줄기세포(hiPSC)와 같이 여러 형태로 존재하며, 특정 조건에서 다양한 세포로 분화할 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 이들은 난치성 질환 치료와 손상된 조직 재생에 활용될 수 있어 많은 기대를 받고 있지만, 배양 과정에서 동물 유래 물질에 의존하고 있다는 문제가 있었습니다.
동물에서 추출한 물질은 줄기세포가 배양 접시에 잘 부착하고 증식하도록 돕는 역할을 하지만, 감염병 위험을 높이고 생산 공정의 일관성을 해치는 요소로 작용했습니다. 이에 따라 동물 유래 물질을 배제한 배양 기술을 만들려는 시도가 잇달아 일어났습니다.
동물성 물질 없는 제노 프리 기술
한국과학기술원(KAIST)과 한국생명공학연구원 공동 연구진은 동물 유래 물질을 완전히 배제한 ‘제노 프리’ 배양 기술을 개발했습니다. 이 기술은 합성 고분자를 이용해 줄기세포를 배양할 수 있는 새로운 플랫폼을 제공하며, 모든 종류의 세포로 분화 가능한 전분화능 줄기세포 배양에 적용한는 것이 가능합니다.
연구진은 증기 기반의 화학적 기상증착(iCVD) 공법을 이용해 기능성 고분자인 ‘pGC2’를 배양 접시에 얇게 코팅했습니다. 이를 통해 동물 유래 물질 없이도 줄기세포가 배양 접시에 안정적으로 부착되고, 반복 배양 시에도 고품질의 줄기세포 특성을 유지할 수 있음을 확인했습니다.
제노 프리 기술의 검증
연구진은 새롭게 개발된 배양 접시에서 배양된 줄기세포와 기존 동물 유래 물질을 사용한 줄기세포를 비교했습니다. 유전자 발현 패턴과 분화 능력을 분석한 결과, 양자 간에 큰 차이가 없었으며, 단백질 4567개의 발현 패턴에서도 줄기세포의 특성을 유지하는 핵심 단백질이 정상적으로 발현됨이 확인되었습니다.
이러한 연구 결과는 동물성 물질 없이도 줄기세포를 안정적으로 배양할 수 있음을 보여주며, 향후 줄기세포 치료제 개발과 재생의학 분야에서 큰 발달을 이루는데 도움이 될것으로 기대됩니다.
제노 프리 기술 적용시 줄기세포 치료제 상용화의 확률
기존 줄기세포 배양 방식은 줄기세포 치료제 상용화의 걸림돌로 작용해왔습니다. 하지만 이번에 개발된 제노 프리 기술은 안전성과 품질을 높이면서도 감염 위험을 제거함으로써 상용화 가능성을 많이 끌어 올렸습니다. 이 기술은 단순히 연구의 도구를 넘어 치료제 개발의 필수적인 원천 기술로 자리잡을 것으로 보입니다.
임성갑 KAIST 교수는 “이번 연구는 줄기세포 배양의 새로운 패러다임을 제시하며, 동물 유래 성분을 완전히 배제한 플랫폼으로 줄기세포 치료제 상용화를 앞당길 것”이라고 강조했습니다.
결론
동물성 물질 없이 줄기세포를 배양할 수 있는 제노 프리 기술은 재생의학과 난치성 질환 치료에 중요한 변화를 가져올 혁신적인 발견입니다. 안전하고 고품질의 줄기세포 배양은 향후 다양한 의료 분야에서 활용될 가능성을 열며, 상용화와 임상 적용이 성공할 경우 의학 발달에 이바지 할 것으로 기대됩니다.