줄기세포의 발전은 인류의 질병 극복과 생명 연장 과정과 맞닿아 있다. 현미경 발명은 줄기세포 연구에 있어 결정적 역할을 했다. 세포의 존재가 밝혀지면서 과학자들이 그 내부 구조를 탐구했기 때문이다.
줄기세포 연구의 주요 전환점은 미국 생물학자 리로이 스티븐스가 1950년대에 생쥐의 정소에서 발생한 테라토마(teratoma)를 연구하면서부터다. 다양한 세포 유형을 포함하는 이 종양을 분석하는 과정에서 배아줄기세포의 존재가 밝혀졌다. 70년대 과학자들은 줄기세포를 체외에서 배양, 증식하는 기술을 개발했다. 줄기세포가 실제 치료에 활용될 가능성이 열린 것이다.
줄기세포 연구는 배아줄기세포에서 멈추지 않았다. 골수에서 혈액을 형성하는 조혈모세포가 발견됐고, 이를 활용한 골수 이식이 성공적으로 이뤄졌다. 또한 골수 내에는 뼈와 연골, 근육 등의 조직을 형성할 수 있는 중간엽 줄기세포도 존재한다는 게 밝혀졌다.
줄기세포가 골수뿐 아니라 다양한 조직에서도 발견된다는 것도 중요한 발견이다. 제대혈과 지방, 피부에도 줄기세포가 존재하며 이를 활용한 치료법이 계속 발전 중이다. 제대혈 줄기세포는 면역 거부 반응이 적고 다양한 조직으로 분화할 가능성이 커 신생아뿐 아니라 가족 단위 치료에도 활용될 수 있다. 지방 줄기세포는 풍부한 양을 쉽게 채취할 수 있으며 항염증 효과와 혈관 재생 능력이 뛰어나 피부 재생 등에 강점이 있다.
줄기세포의 핵심적 특징은 ‘스템니스’(stemness), 즉 자기 복제 능력과 다양한 세포로 분화할 수 있는 능력이다. 하지만 모든 줄기세포가 같은 능력을 갖는 건 아니다. 배아줄기세포는 거의 모든 세포로 분화할 수 있는 ‘전분화능’(pluripotency)이 있지만, 성체줄기세포는 특정 세포로만 분화할 수 있는 제한적인 능력을 지닌다. 골수에서 유래한 중간엽 줄기세포는 미분화성이 뛰어나며, 조직 재생과 항노화에 중요한 역할을 하는 성장인자와 사이토카인을 분비한다. 이는 중간엽 줄기세포가 여러 난치성 질환을 치료하는 데 중요한 역할을 할 수 있음을 시사한다.
특히 골수에서 유래한 중간엽 줄기세포는 다른 조직에서 얻은 줄기세포보다 더 어린 상태의 미분화성을 유지하고 있다. 이를 최적의 상태로 증식시키기 위해서는 세포외기질이 중요한 역할을 한다. 세포외기질은 세포 간의 구조적 지지체 역할을 하며, 세포 성장과 분화를 조절하는 다양한 신호를 제공한다. 특히 골수의 세포외기질은 줄기세포가 미분화 상태를 유지하면서도 적절한 환경에서 증식할 수 있도록 돕는다. 골수 줄기세포가 다른 줄기세포보다 우수한 재생 능력을 갖춘 이유 중 하나다. 따라서 골수 유래 줄기세포를 활용하면 항노화를 비롯한 다양한 질환 치료에 획기적인 돌파구를 마련할 수 있다.
줄기세포가 항노화 및 희귀·난치성 질환 치료에서 주목받는 이유는 손상된 조직을 재생하는 능력 때문이다. 퇴행성 관절염 환자의 경우 손상된 연골을 회복시키거나, 신경 손상으로 거동이 어려운 환자의 신경 재생을 촉진하는 방식으로 치료할 수 있다. 심장질환과 당뇨병, 파킨슨병과 같은 난치성 질환에도 손상된 조직을 대체하고 기능을 회복시키는 역할을 할 수 있다는 점에서 줄기세포가 새로운 대안으로 떠오르고 있다.
줄기세포 연구의 역사는 끊임없는 발견과 발전의 연속이었다. 처음엔 세포의 존재를 밝혀내는 데서 시작했지만, 이제는 줄기세포를 활용하는 재생의학이 노화와 질병을 극복하는 핵심 기술로 자리 잡고 있다. 과거엔 치료할 수 없다고 여겨졌던 질병도 줄기세포 치료를 새로운 희망을 찾고 있다. 건강한 삶을 오래 유지하는 방향으로도 연구가 진행되고 있다.
인간의 몸은 스스로 회복하는 능력을 갖추고 있다. 이를 최적화하는 것이야말로 의학의 중요한 역할이다. 줄기세포의 무한한 가능성은 우리에게 새로운 치료의 문을 열어준다. 이는 하나님이 창조한 생명의 섭리를 깊이 이해하는 과정이기도 하다. 줄기세포 연구는 건강한 삶을 지속할 수 있는 희망의 길을 열어줄 것이다.
선한목자병원장
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