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건국대학교가 그래핀 나노물질(GO-PEI)을 활용해 세포 전환 기술을 개발하고 이를 통해 유전체를 삽입하지 않고도 인간 유도만능줄기세포(induced pluripotent stem cell, iPS)를 생성하는 기술을 처음으로 수립했다.

30일 건국대에 따르면 건국대 동물생명과학대학 줄기세포재생생물학과 조쌍구 교수팀과 서울대 화학생물공학부 김병수 교수팀은 그래핀 옥사이드 (Graphene oxide, GO)와 폴리에틸렌이민 (Polyethlenimine, PEI)을 이용해 나노 물질(GO-PEI)을 제작하고 이 나노 물질에 RNA를 결합(GO-PEI-RNA 복합체)시켜서 세포 내로 보다 안전하게 RNA를 전달할 수 있는 시스템을 개발했다.

연구팀은 쥐 실험을 통해 GO-PEI-RNA 복합체가 RNA 분해효소인 RNase에 의한 RNA의 분해로부터 보호되는 특성을 가지고 있고, 세포 내에서 RNA에 대한 면역반응을 억제하는 특성을 가지고 있어서 효율적으로 RNA를 세포 내에 전달해 세포전환 기술로 활용될 수 있다는 사실을 규명했다. 또한 쥐 뿐만 아니라 인간의 지방유래 섬유 아세포로부터 유도 만능 줄기세포의 형성이 가능하다는 사실을 발견했다.

조 교수는 "GO-PEI-RNA 복합체를 이용한 유전체비삽입형 (footprint-free) 세포전환 기술은 유도만능줄기세포 제작과 분화 등 다양한 용도로 활용 가능할 것으로 기대된다"고 말했다.

유도만능줄기세포 또는 역분화줄기세포는 다능성이 없는 성인의 피부세포와 같은 체세포에 역분화를 일으키는 특정 유전자를 도입한 후 발현시켜서 배아 줄기세포와 같은 만능성(pluripotency)을 갖는 줄기세포를 만들 수 있는데 이를 유도 다능성 줄기세포 또는 역분화 줄기세포라고 한다. 줄기세포 치료제로서 유도만능줄기세포의 임상적 응용에 대한 수요가 커지고 있는데, 임상 치료 응용을 위해서는 유전체를 넣지 않는 유전체비삽입형 (footprint-free 혹은 gene integration-free) 유도만능 줄기세포가 필요하다.

이번 연구 결과는 약학(PHARMACOLOGY & PHARMACY)분야 상위 3.92% 저널인 국제 학술지 '저널 오브 콘트롤드 릴리스'(Journal of Controlled Release)(IF: 7.705) 최근호에 게재됐다.