줄기세포의 역할과 기능

인류를 음모에 빠뜨릴 수 있는 과학적 기밀을 열 수 있는 잠재력이 줄기 세포에 있다. 

작성 및 확인 의사 José Gerardo Rosciano Paganelli.

마지막 업데이트: 19 9월, 2022

줄기세포는 기본적으로 다음과 두 가지 특징을 지닌다. 

1. 자체 갱신: 스스로 새로운 줄기세포를 만든다는 뜻이다.
2. 하나 이상의 세포로 분화하는 능력 

줄기세포가 변화할 수 있는 세포 유형이 많을수록 분화 능력은 커진다. 이러한 특성을 이용하면 줄기세포를 다음과 같이 분류할 수 있다.

줄기세포의 분화

분화는 특정 세포의 형태학적 및 기능적 특성을 채택하는 과정이다. 줄기세포가 복제하는 세포의 유전적인 구성을 택할 때 이런 과정이 진행된다. 분화는 궁극적으로 특정 세포의 유전자만 발현시킨다. 

새로운 유전자가 구성되면, 줄기세포는 점점 표적 세포의 특성을 갖게 된다. 세포 분열이 끝나면 세포는 완전히 기능을 분화하게 된다. 

줄기세포의 분류

줄기세포를 분류하는 데 가장 널리 사용되는 방법은 분화 능력을 고려하는 것이다. 분화 능력에 따라 4가지로 분류할 수 있다.  

1. 전능 세포: 분화 능력이 가장 큰 세포이다. 난황낭과 태반을 형성하는 조직인 3개의 배아층(내배엽, 중배엽 및 외배엽)을 포함한 유기체를 만들 수 있다. 인간의 줄기세포 중 접합체가 유일한 전능 세포이다. 정자가 난자를 수정하면 접합체가 형성된다.
2. 다능성 세포: 다능성 세포는 3개의 배아 세균을 만들 수 있지만 전체 유기체는 형성할 수 없다. 예를 들어 다능성 줄기세포는 근육 섬유(중배엽에서 유래된 세포 유형)나 치아(외배엽에서 유래된 것)로 분화될 수 있다.
3. 다세포 세포: 이 세포 그룹에는 조혈 세포, 신경 세포 및 간엽 세포가 있다. 단일 세균층에서 세포를 만든다. 조혈 세포는 적혈구, 백혈구 및 혈소판 같은 모든 종류의 혈액 세포로 분화할 수 있다.
4. 단분화 세포: 이 세포는 한 종류의 세포로만 분화할 수 있는데, 이 세포는 그룹을 구분할 수 있는 능력이 가장 적다. 피부 기저층에서 발견되는 표피 줄기세포가 이 그룹의 분명한 예이다.

줄기세포의 역할

위에서 언급했듯이 의학이나 연구 분야에서 줄기세포에 대한 관심은 그 분화 능력에 있다.  그 점에서 오늘날까지 인류의 과제로 남아있는 과학의 가장 큰 퍼즐을 해독할 수 있는 잠재력이 있기 때문이다. 

그 퍼즐에 대하여 몇 가지 예를 들어보면 다음과 같다.

• 질병이 진행되는 과정을 더 잘 이해할 수 있다. 아직도 일부 질병은 원인을 알 수 없다. 예를 들어 알츠하이머는 뇌 구조를 분해하는 특정 단백질이 쌓여 생긴 것이다. 하지만 그 진행 과정은 알지 못한다. 이런 일이 언제, 왜 일어날까? 질병 초기 단계에서 뉴런 기능에는 어떤 영향을 미칠까? 이런 모든 질문의 답이 줄기세포에 있다. 줄기세포를 뉴런으로 분화함으로써 과학자들은 질병을 완벽하게 재현할 수 있었다. 그렇게 함으로써 장기적으로 질병이 진행되는 과정에서 일어나는 일을 정확하게 알게 되었다.
• 아픈 세포를 대체하는 건강한 세포를 만들 수 있다. 즉, ‘재생 의학’으로 알려져있다. 예를 들어 3도 화상을 입은 사람은 원래 피부 이식을 받아야 한다. 하지만 환자 자신의 피부 줄기세포를 사용하면, 감염된 부위를 덮을 수 있는 표피 조직을 만들 수 있다.
• 새로운 약물이 얼마나 효과적인지 평가할 수 있다. 새로운 약이 개발되면 상용되기 전에 여러가지 테스트를 한다. 임상 시험도 그 중 하나이다. 줄기세포를 사용하면 인간 환경과 매우 유사한 환경을 만들어 검사 목적으로 이용할 수 있다. 예를 들어 줄기세포에서 생성한 심장 조직에 심장 질환 치료를 위한 약물을 테스트하는 것이다.