제대의 양막으로부터 줄기/전구세포의 추출 document_id A220623051369

줄기세포는 무한정의 자가 재생(self-renew) 및 다양한 세포 및 조직타입으로 분화할 수 있는 능력을 갖는 세포를 말한다. 배아 줄기세포(수정 후 약 3일 내지 5일에 추출된)는 무한정으로 증식하며, 자발적으로 모든 조직타입으로 분화할 수 있다: 따라서 이들은 전분화능(pluripotent) 줄기세포(예를 들어 Smith, A.G.(2001) Annu. Rev. Cell. Dev. Biol. 17, 435-462 참고)로 명명된다. 그러나 성체 줄기세포는 보다 조직특이적이며, 보다 낮은 세포분열능을 갖는다: 따라서 이들은 다분화능(multipotent) 줄기세포로 명명된다(예를 들어 Paul, G. et al.(2002) Drug Discov. Today 7, 295-302 참고). 상기 배아 및 성체 줄기세포의 "분화능(plasticity)"은 그들의 기원(origin)과는 달리 배아의 배엽(germ layer)을 종종 가로지르는 교차분화(trans-differentiate) 능력에 따른 것이다. 줄기세포의 상기 자가 재생(self-renew)능력은 원시 미분화세포의 저장고로서의 그들의 역할에 필수적이다. 반대로, 대부분의 체세포들은 텔로미어의 짧아짐에 의해 제한된 자가 재생능력을 갖는다(예를 들어 Dice, J.F. (1993) Physiol. Rev. 73, 149-159 참고). 따라서 줄기세포 기반의 치료는 인간 및 동물의 질병에 대한 다양한 치료에 유용한 잠재력을 갖고 있다. 줄기/전구세포 뿐만 아니라 줄기세포는 다양한 원천으로부터 유래될 수 있다. 배아 및 성체 줄기세포의 "다계통(multi-lineage)"의 잠재력은 활발히 연구되어져 왔다. 배아 줄기세포의 잠재력이 거대하다고는 하나, 그들의 사용은 많은 윤리적 문제점을 안고 있다. 따라서, 골수기질, 지방조직, 피부조직 및 제대혈로부터 유래된 비-배아 줄기세포들이 대체 원천으로 제안되어져 왔다. 이들 세포는 시험관 조건에서 특히 연골세포, 지방세포, 조골세포, 근원세포, 심근세포(cardiomyocyte), 성상세포(astrocyte) 및 건세포(tenocyte)로 분화할 수 있고, 생체조건에서 분화를 진행할 수 있으므로, 이들 줄기세포(대체로 중간엽 줄기세포로 지칭됨)는 중배엽성 결함의 치료 및 질병의 관리에 있어서 유력한 존재가 되고 있다. 그러나, 임상적인 사용에 있어서는 이들 중간엽 줄기세포의 채취에 몇가지 문제점이 따르고 있다. 이들 세포의 채취는 외과적 처리과정을 요하므로 환자에게 정신적, 육체적 부담이 되고 있다(예를 들면, 골수 채취 과정은 국부 또는 전신마취를 통해 생체검사 바늘로 수행되는 침습성 방법이다). 또한 많은 경우에 있어서 추출된 줄기세포의 숫자가 적다. 더욱 중요한 것은 이들 세포로부터는 어떠한 상피세포가 유래 또는 분화되지 않는다는 점이다. 이러한 점이 줄기세포의 다른 원천에 대한 연구를 유도한다. 제대혈은 조혈 줄기/전구세포(haematopoietic stem/progenitor cell)의 풍부한 원천으로 인식되어 왔다. 그러나, 중간엽 줄기/전구세포의 존재에 대해서는 논쟁이 있다. 반면에, 그러한 세포들은 만기의(term) 제대혈로부터는 추출되거나 성공적으로 배양될 수 없다(Mareschi, K. et al. (2001) Haematologica 86, 1099-1100). 이와 동시에, Erices, A. et al.(Br. J. Haematol. (2000) 109, 235-242)뿐만 아니라 Campagnoli, C. et al.(Blood(2001)98, 2396-2402)의 연구결과는 중간엽 줄기세포들이 몇몇 태아의 기관에서 발견되며, 만기전(pre-term) 태아의 혈류 속에 조혈 전구세포와 동시에 순환함을 제안하고 있다. 마찬가지로, 국제공개특허 WO03/070922은 중간엽 줄기/전구세포를 제대혈에서 추출하여 배양-확장(expansion)하는 방법과 그러한 세포들을 다양한 중간엽성 조직으로 분화시키는 방법을 공개하고 있다. 추출 효율은 60% 정도로 보고되었다(Bieback, K. et al.(2004) Stem Cells 22, 625-634). 동일한 연구에 있어서, 제대혈의 채취로부터 상기 세포의 추출까지의 시간 및 사용되는 혈액 샘플의 부피는 그러한 효율을 달성하는 중요한 파라메터로 결정되어 졌다. 그러나, 이들 줄기/전구세포들이 실질적으로 제대조직(umbilical cord tissue)으로부터 유래되는지에 대해 여전히 논쟁이 있다. 최근에 제대조직으로부터 중간엽 줄기/전구세포가 제대조직, 즉, 제대의 기질(matrix)인 와튼의 젤리(Whaton's jelly)로부터 성공적으로 추출되었다(Mitchell, K.E. et al.(2003) Stem Cells 21, 50-60; 미국특허 5,919,702; 미국공개특허 2004/0136967). 이들 세포는 예를 들어, 신경의 표현형(phenotype) 및 연골조직으로 각각 분화할 수 있는 능력을 가지고 있는 것으로 나타났다. 또한 중간엽 줄기/전구세포도 제대 정맥, 3개 혈관(2개의 동맥, 1개의 정맥)중 하나의 내상피(endothelium) 및 내피하층(subendothelial layer)으로부터 추출되었다(Romanov, Y.A. et al. (2003) Stem Cells 21,105-110; Covas, D.T. et al.(2003) Braz. J. Med. Biol. Res. 36, 1179-1183). 그러나, 이렇게 시도되는 방법 중의 어느 것도 피부 리서페이싱(resurfacing), 간회복, 방광조직 처리(engineering) 및 기타의 처리된 표면조직들과 같이 상피세포 기반 치료의 원천으로 사용될 상피 줄기/전구세포의 배양 및 추출에는 이르지 못하였다. 따라서 상피 줄기/전구세포의 배양 및 추출에 유용한 믿을만한 원천 및 방법이 여전히 필요하다. 또한, 윤리적으로 허용가능하면서도 환자에게 생물 의학적으로 부담을 지우지 않는 신속하고도 효율적인 상피 및 중간엽 줄기/전구세포의 추출방법이 다양한 재생의학 및 조직공학적 적용을 위한 충분한 양의 세포를 제공하기 위해서 여전히 필요하다.