기초지원연, 성체줄기세포 표지 분석기술 개발 성공

- 미국 ‘성체줄기세포기술센터’와 공동 개발 -

- ‘Cell Death and Disease’ 誌 (Nature 자매지)에 논문 발표 -

□ 인체 내 극소수로 존재하는 성체줄기세포의 고유한 세포분열 특성을 분석하는 분석법이 개발됨에 따라 향후 성체줄기세포의 표지, 분리, 대량배양 및 이를 이용한 질병치료 등의 응용연구수행에 새로운 전기가 마련됐다.

□ 한국기초과학지원연구원(원장 정광화, 이하 기초지원연) 전자현미경연구부 허양훈 박사팀은 성체줄기세포의 비대칭적 자기복제(asymmetric self-renewal) 현상을 바이오이미징기법으로 분석하는 기술 개발에 성공했다고 9일 밝혔다.

- 이번 연구 성과는 세계적인 자연과학분야 전문 학술지 Nature의 세포생물학 분야 자매지인 ‘세포 사멸과 질병(Cell Death and Disease)'誌 4일자 온라인판 (논문명: Decreased H3K27 and H3K4 trimethylation on mortal chromosomes in distributed stem cells. IF=5.177)에 게재됐다.

- 이번 성과는 미국 성체줄기세포기술센터(Adult Stem Cell Technology Center) 제임스 셜리(James Sherley)박사와의 국제공동연구를 통해 이뤄졌다. 

□ 성체줄기세포는 비대칭적 자기 복제 (Asymmetric Self-Renewal)라는 독특한 세포분열방식을 통해 2개의 딸세포 중, 향후 줄기세포가 될 1개의 딸세포에게만 줄기세포 고유의 ‘불멸 유전정보(immortal DNA)’를 전달하고, 다른 딸세포는 유전정보를 전달 받지 못한 상태에서 분화 후 세포사멸에 이르게 된다.

- 이번 연구는, 이들 2개의 딸세포 중 어느 쪽이 줄기세포 고유의 불멸 유전정보를 전달받아 성체줄기세포로 분화되는 지를 밝혀내는 분석법을 2013년 (Huh et al., PNAS)에 이어 추가로 개발한 것으로,

- 새롭게 발굴된 성체줄기세포 바이오마커 후보분자인 메틸화된 히스톤 형태의 ‘H3K27me3와 H3K4me3’과, 기존에 알려진 성체줄기세포 바이오마커이자 immortal DNA 표지분자인 H2A.Z에 대한 이중면역형광염색을 실시한 후 바이오 분자이미징 분석이 이루어져,

- 향후 성체줄기세포가 될 딸세포에 메틸화된 히스톤 형태의 ‘H3K27me3 와 H3K4me3’가 세포 사멸될 운명인 다른 딸세포에 비해 상대적으로 훨씬 많이 분포함을 밝혀냄에 따라, 이들 분자가 성체줄기세포를 특이적, 효율적으로 표지할 수 있는 바이오마커임을 확인하였다.

□ 특히 이번 연구 결과를 토대로 현재 초기 연구가 진행 중인 기초지원연의 ‘슈퍼바이오-전자현미경과 3차원 전자토모그래피 분석기법 기반 성체줄기세포 염색체의 크로마틴 조절단백질들의 3차원 분자구조연구’가 본 궤도에 오르게 됨에 따라, 현재 한국기초과학지원연구원 오창 본원에 설치중인 슈퍼 바이오-전자현미경이 본격 가동되면 관련 분자이미징 연구가 훨씬 더 탄력을 받을 것으로 전망된다.

□ 허양훈 박사는 “이번 연구를 통해 인체 내에 극소수로 존재하는 성체줄기세포를 손쉽게 표지할 수 있는 분석기술 관련 정보를 생물정보학 데이터베이스와 연계하여 제공하는 것이 가능할 전망”이며, ‘성체줄기세포를 이용한 세포노화방지기전 연구’나 손쉽고 효과적인 ‘암 초기진단 분석법 개발’ 등의 후속 연구에도 크게 기여할 것으로 기대 된다”고 밝혔다.

☎ 문의처 : 기초지원연 전자현미경연구부 허양훈 박사

(042-865-3569, 문의 메일 hyh1127@kbsi.re.kr)