인간 혈액세포에서 iPS 세포 생성 효율 극대화 기술 개발¶
원제목: Development of a highly efficient method for generating iPS cells from human peripheral blood cells
핵심 요약
- 합성 RNA를 이용하여 인간 말초혈액 단핵세포(PBMC)에서 iPS 세포 생성 성공함
- p53 경로 억제를 통해 iPS 세포 생성 효율 획기적으로 향상시킴
- MDM4 S367A 변이체가 가장 높은 효율 보임
상세 내용¶
교토대 iPS 세포 연구응용센터(CiRA)의 나카가와 마사토 부교수 연구팀은 합성 RNA를 사용하여 인간 말초혈액 단핵세포(PBMC)에서 유도만능줄기세포(iPS 세포)를 생성하는 고효율 방법을 개발했습니다. 이 연구는 Scientific Reports에 게재되었으며, 바이러스를 사용하지 않는 iPS 세포 생성 기술의 효율성 문제를 해결하여 재생 의학 및 개인 맞춤형 의학 발전에 기여할 것으로 기대됩니다.
기존 바이러스 벡터를 이용한 방법은 효과적이지만, 유전자 변형 우려가 있었습니다. 반면 합성 mRNA를 이용한 RNA 기반 리프로그래밍은 비바이러스성이며 유전체 통합 없이 이루어지기 때문에 안전성이 높고 임상 적용에 적합합니다. 그러나 PBMC는 유전자 전달로 인한 스트레스에 민감하여 세포 사멸이 많고 RNA 기반 리프로그래밍 효율이 낮았습니다.
이 연구에서 연구팀은 PBMC의 RNA 기반 리프로그래밍의 장벽을 극복하기 위해 p53 스트레스 반응 경로의 과활성화에 초점을 맞췄습니다. p53 경로를 조절하여 RNA 기반 리프로그래밍 효율을 높이는 전략을 연구한 결과, p53의 음성 조절자인 MDM4를 도입하여 리프로그래밍 효율을 크게 향상시켰습니다.
특히 유비퀴틴 매개 분해에 저항성을 갖는 MDM4 S367A 변이체는 효율성이 가장 높았으며, 리프로그래밍 효율을 10배 이상 증가시켰습니다. 생성된 iPS 세포는 모든 3개의 배아층으로 분화할 수 있었으며, 각막 상피 유사 세포로도 성공적으로 유도되어 다능성이 확인되었습니다.
이 연구 결과는 합성 RNA를 사용한 PBMC 기반 iPS 세포 생성의 효율성을 획기적으로 높였습니다. 연구팀은 개발된 프로토콜을 CiRA 웹사이트에 일본어와 영어로 공개하여 iPS 세포 연구의 발전과 임상 적용 가능성을 높였습니다. 이는 환자 맞춤형 세포 치료제 개발 및 난치병 연구에 새로운 가능성을 제시하는 중요한 발걸음입니다.
편집자 노트¶
이번 연구는 iPS 세포 기술의 상용화를 앞당길 수 있는 중요한 발견입니다. 특히 혈액 채취만으로 iPS 세포를 효율적으로 만들 수 있다는 것은 환자의 부담을 줄이고, 세포 치료의 접근성을 높이는 데 크게 기여할 것입니다. 기존의 바이러스를 이용한 방법에 비해 안전성이 높은 RNA 기반 리프로그래밍 기술의 효율성을 개선함으로써, 개인 맞춤형 의학 시대를 앞당기는 중요한 발판을 마련했다고 평가할 수 있습니다.
p53 경로의 조절이 iPS 세포 생성 효율에 큰 영향을 미친다는 것을 밝힌 것은 향후 iPS 세포 연구의 중요한 지표가 될 것입니다. 이번 연구에서 MDM4 S367A 변이체가 높은 효율을 보인 것처럼, p53 경로를 더욱 정밀하게 제어하는 기술이 개발된다면 iPS 세포 생성 효율을 더욱 높이고, 안전성을 강화하여 다양한 질병 치료에 활용할 수 있을 것으로 기대됩니다.