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돼지의 성체줄기세포 돼지의 골수 유래 중간엽줄기세포가 인슐린 분비 세포 Pancreatic β-like cells 로 전환될 때 세포 분화 효율을 높이는 기술을 확보했다.

농촌진흥청(청장 허태웅) 국립축산과학원은 이번 연구에 이종장기 이식을 위해 개발했던 돼지 ‘지노’의 성체줄기세포 조직의 손상 등 필요한 시기에 분화된 세포를 만들 낼 수 있는 세포를 이용해 이번 기술을 확보했다고 밝혔다.

‘지노’는 사람에게 장기를 이식할 때 면역거부반응을 완화시킨(GalT) 형질전환 돼지로 줄기세포는 OCT4 미분화 배아 유전자의 메틸화 여부에 따라 다른 세포로의 분화 능력에 차이를 보인다.

비 메틸화된 경우 다른 세포로 전환할 수 있는 능력을 가지지만, 메틸화된 경우는 다른 세포로의 분화 능력이 거의 없다.

연구진은 돼지 성체줄기세포의 메틸화 메틸화는 유전자를 안정적으로 유지하는 역할을 하여 다른 세포로 분화하는 것을 억제함

유형을 분석했고 비 메틸화의 정도가 배아줄기세포 배아의 발생과정에서 추출한 세포. ‘미분화’보다 낮음을 확인했다.

그리고 메틸화 억제 물질 5-Azacytidine, 메틸레이션 저해제을 투여하여 돼지 성체줄기세포의 비 메틸화 비율을 높일 수 있음을 밝혔다.

또한 장기간 돼지 성체줄기세포를 체외 배양하면서 메틸화 억제 물질과 적절한 분화 배양액을 적용하면 인슐린 분비 세포 유사체로의 전환 효율이 개선됨을 확인했다.

췌장 인슐린 분비지표(C-peptide)의 발현이 증가했으며, 인슐린 분비에 관여하는 유전자(INS insulin)는 16배 증가했다.

이번 연구는 1형 당뇨병 당뇨병은 발생 기전에 따라 제1형과 제2형으로 나뉜다. 췌장에서 인슐린이 전혀 분비되지 않아 발생한 경우 제1형 당뇨병이라고 하고, 인슐린 분비기능은 일부 남아있지만 여러 원인으로 인슐린 저항성이 증가해 발생하는 경우를 제2형 당뇨병 환자 등에 적용할 수 있는 세포 치료제 개발에 도움을 줄 수 있다.

1형 당뇨병은 인슐린을 분비하는 췌장의 베타세포가 손상되어 발생하며, 주로 자가 면역 이상이 원인이다. 평생 인슐린 주사를 맞아야 하며, 합병증의 위험이 높다.

사람의 췌도 세포를 이식하면 질환을 개선 할 수 있지만, 이는 사후 기증을 통해서만 가능하다. 인슐린 생성 능력을 회복시키는 세포 치료제 개발이 절실한 상황이다. 과거 돼지의 인슐린은 1형 당뇨병 치료제로 쓰이기도 했다.

농촌진흥청 국립축산과학원 류재규 동물바이오공학과장은 “형질전환 돼지를 활용해 세포 치료제를 개발한다면 면역거부반응이 감소할 것으로 보인다.”라며, “향후 체외 증식이 가능한 고효율 인슐린 분비세포를 개발하는 연구를 지속할 계획이다.”라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지인 ‘아세아․태평양 축산과학회지(AJAS)’ Asian-Australasian Journal of Animal Sciences 11월호에 게재됐다. 강경남 기자