김종필 동국대 교수팀, 생체 내 인공아체세포 재생 유도 성공

[이데일리 김새미 기자] 동국대학교 김종필 교수 연구팀은 세계 최초로 생체 내에서 옥타머 결합 전사인자 4(Oct4)의 기능을 모사 가능한 인공나노입자를 구현하는 기술을 발표했다고 17일 밝혔다.

김종필 동국대학교 화학과 교수 (사진=한국생명공학연구원)

이는 세포 내 역노화 유도 유전자인 Oct4의 발현을 모사할 수 있도록 설계된 ‘Oct4 나노스크립트’를 기반으로 한 기술이다. 이를 통해 연구팀은 생체 내에서 인공아체세포(Artificial Blastema Cell)의 재생을 유도하는 데 성공하며, 재생의학에 새로운 가능성을 열었다고 자평했다.

인공아체세포는 손상된 조직에서 자연적으로 재생을 유도하는 아체세포(Blastema Cell)와 유사한 특성을 지닌 세포이다. 하등동물의 재생에 필수적인 아체세포는 포유류에서는 발견되지 않고 있다. 이 때문에 아체세포 유도 인자를 통해 인공아체세포를 만들면 재생치료의 판도가 바뀔 수 있다는 관측이 나온다.

Oct4 모사 인공나노입자를 적용한 세포들은 실제 생체 내에서 노화 지표가 현격히 회복되고, 조직 기능이 향상됐으며, 생존 기간도 유의미하게 연장된 것으로 나타났다. 해당 연구 결과는 이날 세계적 권위의 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’(Advanced Functional Materials)에 발표됐다.

기존의 역노화 리프로그래밍 기술은 야마나카 전자인자를 활용함으로서 종양 형성 위험성이나 바이러스 벡터 기반 전달의 한계, 부분적 역분화 유도 제어 조절의 어려움 등의 문제가 있었다.

이번에 개발된 Oct4 인공나노 입자기반 역노화 기술은 비바이러스성·비유전자 플랫폼으로 생체 내에서도 부분적 역분화 리프로그래밍 유도에만 안정적으로 작동한다. 생체 내에서 효과적인 인공아체세포 유도가 가능하다는 점도 큰 주목을 받고 있다.

이번 연구는 인공나노입자에 기반한 역노화 리프로그래밍 기술은 인공아체세포의 생체 내 유도를 실현한 사례이다. 세포의 완전한 역분화가 아닌 ‘시간을 되돌리는 수준’의 부분적 역분화 리프로그래밍을 통해 종양원성 없이 재생력을 회복시킨 점에서 의의가 크다.

김종필 교수는 “이번 연구는 기존 아마나카 전사인자를 사용하지 않고, Oct4 유전자를 타깃하는 인공나노입자를 활용했다”며 “세포를 완전히 초기화시키지 않으면서도 젊은 상태로 되돌리는 새로운 방식의 정밀한 부분적 역노화 유도 기술을 실현한 첫 사례”라고 설명했다.

이어 그는 “인공 전사인자 기반의 효과적이고 안전한 생체내 인공아체세포 재생 유도에 성공했다는 점에서 의미가 있다”며 “앞으로 다양한 난치성 노화질환 치료에 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 기대했다.

한편 이번 연구는 인공아체세포사업, 대학중점연구소 사업 및 범부처 재생의료기술 개발사업의 지원을 받아 수행됐다.