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위장 질환 해결하나···위 줄기세포 특성 규명

한국·오스트리아·영국 공동연구진, 위 줄기세포 위치와 분자 특성 알아내
위장질환, 위암 질병 치료법 개발에 활용 기대
위장질환, 위암 등의 발병원인 규명과 치료법 개발에 활용할 수 있는 연구결과가 나왔다.

DGIST(총장 국양)는 김종경 뉴바이올로지전공 교수팀이 한국, 오스트리아, 영국이 함께하는 공동연구에 참여, 위 줄기세포의 특성을 규명했다고 19일 밝혔다.

위 내부 위점막층의 상피는 음식이 지나가며 손상되나, 상피 내 위샘에 위치한 위 줄기세포가 세포 재생으로 손상부위를 복구한다. 관련 연구를 통해 상피 내 '위샘' 상부에만 줄기세포가 있는 것으로 확인됐지만 위샘 하부인 '기저부'에서 줄기세포가 추가로 발견되면서 정확한 위치를 식별하기 어려웠다. 

이는 위샘에서 줄기세포를 구분하게 하는 마커 유전자의 정확도가 떨어지기 때문이다. 이에 연구진은 다른 방식으로 위치를 찾고, 위치별 줄기세포의 특성을 찾아냈다. 

마커 유전자 대신 분열하는 세포의 특성으로 위치 식별이 가능한 '다색 마우스 색종이 리포터 시스템(Multi-Color Mouse Confetti Reporter System)'을 이용해 생쥐의 위상피세포 계통 추적에 성공했다. 

식별 원리는 줄기세포를 색으로 구분하는 것이다. 생쥐에 타목시펜을 투약하고 현미경으로 세포 분열과 이동을 관찰하면 줄기세포는 네 가지 색상 중 하나로 표시된다. 줄기세포가 분열·이동하며 생성된 딸세포가 원래의 줄기세포와 같은 색상을 띄어, 여러 색종이 조각들을 이어붙인 모자이크 같이 위샘의 모습을 관찰할 수 있다.

이러한 원리를 이용해 연구팀은 위샘 상부와 하부에서 서로 다른 두 종류의 위 줄기세포를 규명했다. 

또한 연구팀은 상부, 하부에 있는 위 줄기세포들의 분자적 특성을 '단일 세포 전사체 분석'으로 규명했다. 상부 줄기세포가 갖는 빠른 분열로 위샘 상부의 재생을 담당하는 성질과, 하부 줄기세포가 갖는 느린 분열로 위샘 하부의 재생을 담당하는 특성을 각각 파악하는데 성공했다.

이러한 위샘의 재생은 위점막층 재생에 영향을 줘, 관련 질병 원인의 규명과 치료에 활용할 수 있다. 

김종경 DGIST 뉴바이올로지전공 교수는 "이번 연구로 역할과 특성이 서로 다른 두 가지 종류의 위 줄기세포의 위치와 분자 특성을 규명했다"며 "위장질환과 위암의 발병 원인이해와 치료법 개발 등에 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구에는 이은민 DGIST 뉴바이올로지전공 연구원이 공동2저자로 참여했다. 구본경 오스트리아 분자생명공학연구소(IMBA) 박사, 벤자민 시몬스(Benjamin D. Simons) 영국 캠브리지대 교수가 연구가 함께 연구를 수행했다. 연구결과는 줄기세포 분야 국제학술지 '셀스템셀(Cell Stem Cell)'에 지난 15일자로 발표됐다. 
다색 마우스 색종이 리포터 시스템을 통해 다른 색으로 보이는 두 종류의 위줄기세포군(A)과 단일 세포 전사체 분석을 통한 위줄기세포의 계통 추적 모식도(B).<자료=DGIST 제공>다색 마우스 색종이 리포터 시스템을 통해 다른 색으로 보이는 두 종류의 위줄기세포군(A)과 단일 세포 전사체 분석을 통한 위줄기세포의 계통 추적 모식도(B).<자료=DGIST 제공>
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