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줄기세포 분화 및 세포치료연구실



연구실소개

차의과학대학교 의생명과학부 줄기세포분화 및 치료연구실 (지도교수:정형민)은 인간 배아줄기세포 및 성체줄기세포를 이용한 특정세포로의 분화유도 및 이를 이용한 세포치료연구를 수행함을 목적으로 하고 있습니다. 이를 위해 연구실에서는 연구와 치료에 이용할 수 있는 줄기세포 확립연구, 줄기세포를 이용한 특정세포로의 분화유도연구 및 전임상 수준의 안전성 및 유효성평가, 그리고 미분화 및 분화세포에서 나타나는 다양한 유전자 및 단백질 수준의 변화 규명 및 기능해석 연구분야로 나누어 연구를 진행하고 있습니다.
줄기세포를 이용한 세포치료제 개발은 21세기 생명과학의 화두로 부각되어 온 연구로서 난치병을 획기적으로 치료할 수 있는 새로운 대안으로서 각광받을 뿐만 아니라 줄기세포를 이용한 분화및 발생과정의 이해와 신약 및 독성평가 연구등 다양한 분야에 적용이 가능한 분야라고 할 수 있습니다. 현재 전세계적으로 성체줄기세포를 이용한 임상연구와 산업화 적용이 활발하게 진행되고 있으며 2009년에는 인간배아줄기세포를 이용한 세포치료제의 임상시험도 시작되는 등 이 분야의 연구는 매우 활발하게 연구되고 있습니다. 그렇지만 아직 연구의 역사가 얼마되지 않은 관계로 단순한 조작을 통한 임상적용의 한계가 있고 배아줄기세포의 경우에는 특정세포로의 분화유도와 고순도 분리기술의 부족, 생체내 세포이식 후 암발생등의 안전성 문제의 해결 그리고 생명윤리적 문제 등 다수의 극복해야하는 난제가 있는 연구분야 이기도 합니다.
현재 연구실에서는 이러한 과학적 문제를 극복하고 궁극적으로 난치병 해결을 위한 세포치료제 개발을 위한 연구활동을 전개하고 있고 이를 위해 다수의 국내외 연구진과의 활발한 교류를 통해 문제해결과 세포치료제 개발을 위한 노력을 기울이고 있습니다.

연구분야

1. 인간 줄기세포 확립과 세포주은행 구축

세포치료제 개발에 있어서 가장 중요한 연구인프라는 줄기세포 분리 및 세포은행화 연구입니다.
연구실에서는 현재 그리고 미래 이용가능한 다양한 인간줄기세포의 분리 및 정도관리된 임상등급의 줄기세포 은행구축을 위한 연구를 진행하고 있습니다. 향후 3~10년 후에는 줄기세포를 이용한 다양한 세포치료제가 개발되어 실제 환자에 적용될 가능성이 매우 높을 것으로 예상되기 때문에 세포치료제의 원료물질이라 할 수 있는 다양한 줄기세포의 확보는 매우 중요한 연구분야라고 판단됩니다. 연구실에서는 지난 2000년부터 인간배아줄기세포를 포함한 다양한 성체줄기세포를 확보하여 이를 안전하게 보관할 수 있는 세포주은행을 구축하여 운영하고 있습니다. 특히 인간배아줄기세포 확립연구는 생명윤리법의 관리감독하에 현재 33종의 인간배아줄기세포를 성공적으로 확립하는데 성공하였으며 1차적으로 100종의 세포주를 확립하는 목표를 가지고 있습니다. 인간배아줄기세포는 미분화 및 분화상태에서 면역거부반응과 관련된 HLA Type II유전자의 발현이 되지않는 세포이고 Type I 유전자의 발현도 다른 체세포 및 성체줄기세포에 비해 현저히 낮게 발현되기 때문에 약 100종의 세포주를 확보할 수 있다면 한국인의 7~90%정도 인구에 대해 면역일치 세포를 제공할 수 있을 것으로 예상되고 있습니다. 또한 2009년 5월 국가생명윤리위원회의 심의를 거쳐 인간체세포복제배아줄기세포 확립 연구승인을 득하여 맞춤형 줄기세포 확립연구에도 수행중에 있습니다. 그밖에 제대혈줄기세포를 포함한 각종 성체줄기세포의 분리 및 세포주은행 구축은 본교의 11명의 교수님들과 공동으로 운영하고 있습니다.
 
 

2. 인간배아줄기세포를 이용한 특정세포 분화유도기술 개발 및 유효성평가

 
본 연구실은 인간배아줄기세포를 이용한 특정세포로의 분화유도 및 이들 세포에 대한 생체내외의 안전성 및 유효성 평가를 통한 세포치료제 연구를 수행하고 있습니다. 인간배아줄기세포는 모든 세포로 분화가능한 만능세포로서의 장점을 지니고 있지만 한편으로는 특정세포로의 분화유도가 매우 어렵고 분화된 세포만을 고순도로 분리하는 기술역시 난제중 하나입니다. 세포치료제로서 이용하기 위해서는 반드시 분화된 세포외에 다른 종류의 세포 특히 체내이식시 종양발생 가능성이 있는 미분화세포의 혼합이 있어서는 안되며 분화세포의 유전적 안전성, 세포의 병원성 미생물의 오염, 세포의 균일성 등의 안전성이 확보되어야만 할 뿐만 아니라 세포의 생체이식시 장단기 독성 및 유효성 분석이 성공적으로 이루어져야만 세포치료제로 개발이 가능합니다. 연구실에서는 지난 2005년 혈관내피전구세포 (endothelial progenitor cell: EPC)로의 분화유도에 성공하였으며 이는 각종 심혈관질환에 유용한 세포치료제 공급원으로 이용될 수 있을 것으로 예상되고 있습니다. 현재 배아줄기세포 유래 혈관내피전구세포를 이용한 심근경색증 (myocardial infarction), 하지허혈증 (hindlimb ischemia), 당뇨족부성 궤양 및 중증창상 (diabetic ulcer and severe wound)을 대상 질환으로 하여 동물모델에 대한 전임상 수준의 독성 및 안전성 평가를 진행하고 있습니다. 또한 미국 Boston 인근에 위치한 Advanced Cell Technology 사와 공동으로 배아줄기세포 유래의 망막색소상피세포 (retinal pigment epithelial cell: RPE)를 이용한 노인성 황반변성증 (age related retinal pigmentosa)과 희귀난치병인 Stardgart disease에 대한 임상시험을 위한 세포치료제 개발을 진행하고 있습니다. 망막은 세포이식시 거부반응의 문제가 발생되지 않는 기관으로 지난 2009년 11월 20일 세계에서 2번째로 미국 FDA에 임상승인 신청을 진행하였습니다. 실명증 (blindness)은 임상시험기간이 비교적 짧은 관계로 세계 첫번째로 임상시험 승인을 득한 미국 Geron사의 척수손상 세포치료제에 비해 상용화가 먼저 이루어질 가능성이 매우 높다고 판단됩니다. 2010년 상반기부터 미국과 한국에서 동시에 임상시험을 진행할 예정이고 세계최초의 배아줄기세포 유래의 세포치료제 상용화를 목표로 연구개발 진행중에 있습니다. 그밖에 인간배아줄기세포 유래의 심근세포를 이용한 신약스크리닝 시스템 개발과 혈액 (적혈구 및 혈소판) 개발 연구도 병행하고 있습니다.

 



3. 줄기세포 유전체 및 단백체 분석을 통한 바이오마커 및 신약후보물질 발굴
 
 
 줄기세포는 인체에 존재하는 세포와 가장 유사한 세포입니다. 따라서 미분화 및 분화과정 그리고 최종적으로 분화된 세포에 대한 다양한 분석은 발생과정의 이해 뿐만아니라 세포의 특성을 규명할 수 있는 신규 바이오마커 개발 및 약물후보물질에 대한 스크리닝을 통한 신약개발을 단축할 수 있는 중요한 연구 자원이기도 합니다. 실제 2008년 말부터 다국적 제약사들은 인간배아줄기세포 유래의 특정세포를 이용한 신약개발 프로젝트를 시작하였으며 성공적인 연구수행이 이루어질 경우 기존의 신약개발과정에서 소요되는 비용을 획기적으로 절감할 수 있을 것으로 예상하고 있습니다. 연구실에서는 이미 확보하고 있는 다양한 특정세포에 대한 광범위한 유전체 및 단백체 연구분석을 통해 각각의 세포에 대한 세포막 특이적 막단백질을 분석하여 바이오마커로서의 개발을 발굴하고 이들에 대한 기능해석을 통해 바이오마커로서의 개발을 진행하고 있습니다. 또한 혈관내피전구세포, 망막색소상피세포, 혈액전구세포 및 심근세포등을 이용한 drug screening system 개발을 집중하고 있습니다.
 

연구실원
 
 저희 연구실은 지도교수 정형민 교수를 중심으로 채정일 교수, 박사후 연구원 2명, 박사과정 9명, 석사과정 6명 및 연구원 14명 총 33명이 3분야로 나누어 연구를 수행하고 있습니다. 저희 연구실은 차의과학대학교 줄기세포치료연구센터의 핵심연구실로서 3개의 국책연구사업을 수혜받으며 연구를 진행하고 있습니다. 저희 연구실은 지난 3년 동안 총 46편의 SCI급 논문을 게재하였으며 국내외 특허등록 및 출원 16건 등 국내에서 가장 활발한 연구업적을 만들고 있는 연구실중 하나입니다. 외부의 연구실과 활발한 공동연구를 진행하고 있고 줄기세포 교육프로그램을 운영하면서 세포주 분양에도 노력하고 있는 연구실입니다. 항상 저희 연구실은 개방되어 있어 많은 국내외 연구자들이 방문을 환영하고 있습니다. 끝까지 읽어주셔서 감사드리고 KOSEN의 무궁한 발전을 기원드리겠습니다.
 


주소: 서울특별시 강남구 역삼동 605-21 차의과학대학교 CHA Stem Cell Institute
전화: 02-3468-3372, 3391
Fax: 02-3468-3373
URL: http://stemcell.cha.ac.kr


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