건국대학교는 동물생명과학대학 줄기세포재생생물학과 조쌍구 교수 연구팀이 그래핀 나노물질(GO-PEI)을 활용해 세포 전환 기술을 개발하고 이를 통해 유전체를 삽입하지 않고도 인간 유도만능줄기세포(iPS)를 생성하는 기술을 처음으로 수립했다고 28일 밝혔다.

(사진제공: 건국대학교)

유도만능줄기세포(induced pluripotent stem cell (iPS cell/iPSC)) 또는 역분화 줄기세포는 다능성이 없는 성인의 피부세포와 같은 체세포에 역분화를 일으키는 특정 유전자를 도입한 후 발현시켜서 배아 줄기세포와 같은 만능성(pluripotency)을 갖는 줄기세포를 만들 수 있는데 이를 유도 다능성 줄기세포 또는 역분화 줄기세포라고 한다.

줄기세포 치료제로서 유도만능줄기세포의 임상적 응용에 대한 수요가 커지고 있는데, 임상 치료 응용을 위해서는 유전체를 넣지 않는 유전체비삽입형 (footprint-free 혹은 gene integration-free) 유도만능 줄기세포가 필요하다.

건국대 동물생명과학대학 줄기세포재생생물학과 조쌍구 교수팀과 서울대 화학생물공학부 김병수 교수팀은 그래핀 옥사이드 (Graphene oxide, GO)와 폴리에틸렌이민 (Polyethlenimine, PEI)을 이용해 나노 물질(GO-PEI)을 제작하고 이 나노 물질에 RNA를 결합(GO-PEI-RNA 복합체)시켜서 세포 내로 보다 안전하게 RNA를 전달할 수 있는 시스템을 개발했다.

연구팀은 쥐 실험을 통해 GO-PEI-RNA 복합체가 RNA 분해효소인 RNase에 의한 RNA의 분해로부터 보호되는 특성을 가지고 있고, 세포 내에서 RNA에 대한 면역반응을 억제하는 특성을 가지고 있어서 효율적으로 RNA를 세포 내에 전달해 세포전환 기술로 활용될 수 있다는 사실을 규명했다.

연구팀은 또 이번 연구에서 쥐 뿐만 아니라 인간의 지방유래 섬유 아세포로부터 유도 만능 줄기세포의 형성이 가능하다는 사실을 보고했다. 조쌍구 건국대 교수는 “GO-PEI-RNA 복합체를 이용한 유전체비삽입형 (footprint-free) 세포전환 기술은 유도만능 줄기세포 제작과 분화 등 다양한 용도로 활용 가능할 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구 결과는 약학(PHARMACOLOGY & PHARMACY)분야 상위 3.92% 저널인 국제 학술지 ‘저널 오브 콘트롤드 릴리스’(Journal of Controlled Release)(IF: 7.705) 최근호에 게재됐다. (논문명: Efficient mRNA delivery with GO-PEI for generation of footprint-free human induced pluripotent stem cells)