현재 주식시장에서 거론되고 있는 줄기세포 관련주 중 황우석 교수팀의 연구성과로 관심을 끈 인간 배아줄기세포에 관한 연구나 사업을 진행하고 있는 기업은 없다.
이를 계기로 세계 각국은 그동안 사회·윤리적 논란으로 규제해왔던 인간 배아줄기세포에 관한 연구를 본격적으로 허용하기 시작했다. 주식시장에서는 줄기세포 관련 연구의 잠재력과 미래에 창출될 수 있는 상업적 가치 등에 대한 기대감들이 부각되면서, 이른바 ‘줄기세포 관련 테마주’들의 주가가 급등했고, 이러한 열기는 지금까지도 식지 않고 있다.
줄기세포(stem cell)는 우리 몸을 구성하는 신체 내의 모든 기관과 조직의 근간이 되는 세포로, 적절한 환경 아래 특정 기관 및 조직으로 분화·유도될 수 있는 무한한 가능성을 가진 세포다. 즉, 특정한 기능을 수행하도록 프로그래밍될 수 있는 일종의 신체내 ‘블랭크 마이크로칩(blank microchip)’이라고 할 수 있다. 이러한 특성으로 현재까지 뚜렷한 치료법이 없는 알츠하이머병, 파킨슨병, 뇌성마비, 척수마비, 뇌졸중 등의 희귀·난치병 치료에 응용될 가능성을 제공하며 전세계적으로 주목받고 있다.
건강한 세포 환부에 이식
대부분의 난치병들은 세포의 손상 혹은 파괴로 신체의 각 기관이나 조직이 정상적으로 작동하지 못하기 때문에 발생한다. 따라서 손상 혹은 파괴된 세포 대신 같은 기능을 하는 건강한 세포를 환부에 이식하거나 혈관에 주사할 경우 근원적인 치료가 가능하며, 이러한 과정에 줄기세포를 응용할 수 있는 것이다.
예를 들어 파킨슨병은 운동신경 회로에 윤활유 같은 역할을 해주는 도파민(부신에서 만들어지며 뇌에 필요한 호르몬)을 만들어내는 뇌 신경세포가 정상적으로 작동하지 못해 발생하는데, 이때 도파민을 분비하는 특정의 신경세포를 만들어낼 수 있는 줄기세포를 이식해 뇌가 정상적으로 제 기능을 할 수 있도록 치료하는 원리다.
줄기세포는 분포하는 곳에 따라 크게 성체줄기세포(adult stem cell)와 배아줄기세포(embryonic stem cell)로 구분된다. 성체줄기세포의 경우 성인의 성숙한 조직이나 장기, 탯줄혈액에 존재하며, 환자 본인의 세포이기 때문에 질병치료에 응용된다 해도 면역문제나 윤리적 문제에서 자유롭다.
줄기세포의 치료 능력
하지만 다음과 같은 몇 가지 한계 때문에 성체줄기세포를 이용한 질병치료의 응용범위는 제한되고 있는 실정이다. 우선 뇌신경과 심장근육, 췌장, 척수 등 성체줄기세포가 존재하지 않는 조직이나 장기가 있다는 점이다. 또한 존재한다하더라도 극소수의 존재량과 분리기술의 난이도, 증식성이 좋지 않아 활성화가 어려우며, 배아줄기세포와는 달리 분화기능이 이미 정해져 있어 원래 위치의 고유 조직이나 장기만을 복제한다는 점이다.
이러한 한계로 성체줄기세포는 현재 골수에서 추출한 조혈모세포 정도만이 백혈병 치료에 응용되고 있다. 그러나 조혈모세포 수십만 개 중 하나 정도만이 골수이식이 가능한 줄기세포가 될 정도로 응용범위는 극히 제한적이다. 다만 최근 들어 성체줄기세포 역시 배아줄기세포와 마찬가지로 다양한 세포로 분화된다는 연구사례가 나오고 있는 만큼 향후 연구결과에 따라 응용범위가 확대될 것으로 기대된다.
반면 배아줄기세포는 말 그대로 배아(胚芽)에만 존재한다. 수정란은 분화를 시작하면 여러 개의 세포로 나누어지는데, 이 과정의 초기 단계에서 단층의 세포로 속이 비는 공모양의 껍질, 즉 배아(blastocyst)가 만들어진다. 배아 안에는 풍선에 물을 넣은 것처럼 3분의 1 가량의 세포가 존재하는데, 이것이 곧 배아줄기세포이다. 이러한 줄기세포는 세포 분열을 시작해 신체 내의 각종 조직이나 장기를 형성하기 직전 단계의 세포로, 수정 후 5~14일이 지난 배아에서 추출할 수 있다.
배아줄기세포는 배양 형태에 따라 세 종류로 구분한다. 신선한 인간배아에서 얻을 수 있는 인간 배아줄기세포, 시험관 시술을 하고 남은 냉동배아에서 얻어진 줄기세포, 그리고 동물 난자에 사람의 체세포 핵을 이식해 생성된 배아에서 얻어진 배아줄기세포가 그것이다.
배아줄기세포를 이용한 세포치료 원리를 구체적으로 살펴보자. 우선 수정되지 않은 동물 혹은 사람의 난자에서 핵을 제거한 뒤 환자의 체세포 핵을 이식해 탄생한 배아를 시험관에서 배양한 다음, 여기에서 생성된 줄기세포를 특수한 환경에서 분화를 유도하고, 이를 통해 원하는 세포를 만들어낸 후 해당 환자의 몸에 주입하는 것이다. 이렇게 되면 주입된 세포는 신체내 해당 위치로 가서 기존의 손상 혹은 파괴된 세포를 대신해 정상적인 기능을 수행, 질병을 근원적으로 치료하게 된다.
