가톨릭대학교, 가톨릭 세포치료센터
부소장   오  일  환

줄기세포 치료는 여러 가지 난치병을 앓고 있는 환자들을 돕는 재생의학의 주류를 이루고 있다. 내재되어 있는 재생능력 때문에, 줄기세포는 분화되면 손상된 장기 기능을 치유할 수 있는 많은 종류의 조직을 생산할 수 있다. 두 가지 종류의 줄기세포를 재생의학에 사용할 수 있는 데, 그 중 한가지는 인간의 배아에서 유래되는 배아 줄기세포이고, 나머지 한 가지는 신생아 자궁조직을 포함한 성체의 여러 가지 조직에서 얻을 수 있는 성체 줄기세포이다. 성체 줄기세포가 배아 줄기세포에 비해 윤리적으로 장점을 가지고 있으므로 성체 줄기세포에 대한 지지의 많은 부분은 윤리적 내용에 근거하고 있다. 그러나 줄기세포 치료에 있어 고려되는 다른 중요한 것들은 의학적 적용이 용이하냐 하는 것에 초점을 맞추고 있다.

세포치료를 임상적으로 적용하기 위해서 고려해야 하는 필수적 요소가 몇 가지 있는데, 첫 째는 안전에 관한 것이다. 배아 줄기세포는 체내에서 기형종을 생성하기 쉽다는 것이 임상적용의 장애가 되며, 따라서 종양형성 위험을 낮추는 전략이 개발되어야 하겠다. 대조적으로 성체 줄기세포는 대부분 성인의 신체에서 불멸화 과정 없이 획득이 가능하여 이러한 문제를 걱정하지 않고 사용할 수 있다.

두 번째는 재생되는 세포의 순수성과 특이성을 고려해야 하는데, 배아 줄기세포가 여러 가지 형태의 세포로 분화할 능력을 가지고 있어 특이한 세포로의 분화를 유도하는 것이 해결해야 할 문제이고 그를 위해 관련 분야의 기술 발전이 필요하다. 성체 줄기세포는 각각의 줄기세포의 형태에 따라 다음의 분화가 비교적 특이적으로 다양하게 일어난다. 더구나 성체 줄기세포의 생체 내 특이 분화가 여러 연구에서 발견되어 성체 줄기세포의 제조 시 원치 않는 조직의 생산 가능성을 떨어진다.  

세포치료에 있어 고려해야 할 마지막 문제는 환자에게 이식 할 때의 면역 거부반응이다. 성체 줄기세포친척이나 조직적합성이 일치하는 공여자로부터 세포를 얻는 방법으로 이를 극복할 수 있다. 또는 많은 성체 줄기세포 치료가 환자자신의 세포를 이용하고 있는데 이러한 자가 줄기세포 치료는 최근 확대되고 있는 추세이다. 이에 반해서 성체 줄기세포는 얻을 수 있는 세포의 숫자가 제한되어 있어 핵 이식이나 배아 클로닝 같은 특별한 과정이 필요하다.  

  배아 클로닝의 위험 외에도, 핵 이식 그 자체는 낮은 성공 율과 높은 기형 유전자생성위험 때문에 낮은 적합도를 가지고 있다. 이러한 기술적 제한 점 때문에 제한된 숫자의 클로닝된 배아 줄기세포를 만들기 위해서 많은 수의 난자를 가지고 시작해야 하며 그러한 이유로 배아 줄기세포의 이용이 더 복잡해 지고 있다.      

  종합해보면 성체 줄기세포는 배아 줄기세포에 비해 세포치료의 의학적 적용에 있어 많은 장점을 가지고 있으며 재생의학의 목표를 이루는 데에 있어 더 빠른 길임은 의심할 바 없다. 성체 줄기세포에 대한 계속되는 연구들로보다 광범위한 성체 줄기세포 치료가 많은 환자들의 요구를 충족시키고 그들에게 더 많은 재생의학에 관한 희망을 갖게 하겠다.  

Il-Hoan Oh, MD, Ph.D
Vice Director, The Catholic Institute of Cell Therapy
The Catholic University of Korea, Seoul, Korea

Stem cells are in the major streamline in the regenerative medicine to help patients suffering from various intractable diseases.  With their intrinsic regenerative potential, stem cells can be differentiated to produce many kinds of tissues to heal damaged organ function.  Two kinds of stem cells can serve for the purpose of regenerative medicine, one embryonic stem cells derived from human embryo, and the other adult stem cells that can be obtained from various part of adult body including neonatal placental tissues.  Due to the ethical advantage of adult stem cells (AS) over embryonic stem cells (ES), many of the advocates for AS has been primarily based upon ethical features.   However, another important considerations in stem cell therapy would be a practical feasibility for medical applications.

To be used in the clinical applciations, several considerations are necessary in stem cell therapy. The first is safety issue. For ES cell, their tendency to form teratoma in the body has been one of major hurdle before clinical use and therefore, strategies to lower the risk of tumor formation should be developed.  In contrast, primary AS are mostly obtained from body without immortalization process, and can be utilized without major concern on this issue.

Secondly, homogeneity and specification of cell types to be regenerated should be considered. While ES cells can undergo multipotential differentiation into many cell types, guiding their differentiation toward a particular desired cell type has been a challenging task and needs further success in the related fields.  For AS cell, many types are relatively specialized in their subsequent differentiation program with respect to each type of AS.  Moreover, in-vivo site-specific differentiation of AS has been noted in many studies, thus making AS less prone to the generation of unexpected tissues.

The last consideration in stem cell therapy is the strategies to overcome immune rejection after transplantation into patients. AS cells can meet this requirement by obtaining them from related or histocompatibility-matched donors.  Alternatively, many of AS therapy is using patients’ own cells and this type of autologous stem cell therapy is currently expanding. In contrast, limitation in the number of available ES cell line makes it demand a special process such as nuclear transfer or embryo cloning.  Apart from the risk for reproductive cloning, nuclear transfer itself is the low fidelity process characterized by low frequency of success and high risk of aberrant gene regulation.  These technical limitation requires large starting number of ovums to produce limited number of cloned ES cells, which makes utilization of ES cell further complicated.

Taken together, AS have significant advantage over ES in medical application for cell therapy and could be a faster way toward the goal of regenerative medicine.  Further researches on AS should bring up more extensive spectrum of AS therapy to meet the demand of many patients and give them more hope of regenerative medicine.