건국대와 국립축산과학원 연구팀이 국내에서 처음으로 조류(닭)의 세포로 유도만능줄기세포를 만들고 그 과정에서 완전만능줄기세포에서 나타나는 미토콘드리아의 변화현상을 발견해 앞으로 형질전환 닭 개발 등 새로운 기술로 활용되는 길을 열었다. 

건국대학교 동물생명과학대학 줄기세포재생생물학과(동물생명공학과) 도정태 교수팀은 국립축산과학원 동물바이오공학과 변승준 박사팀과 공동으로 닭 유도만능줄기세포를 수립하고 그 과정에서 미토콘드리아의 변화 현상을 발견했다고 2일 밝혔다. 조류의 세포를 이용해 유도만능줄기세포를 수립한 것은 국내에서는 처음이며, 닭 체세포에서 역분화되어 유도만능줄기세포가 만들어지는 과정에서 미토콘드리아의 형태 변형이 일어나고 있음을 밝힌 것은 세계 최초이다. 

이번 연구는 농림부와 미래창조과학부의 지원으로 이뤄졌으며 줄기세포분야 국제 학술지 ‘Stem Cells and Development(줄기세포와 발생)’ 온라인판 최근호(1월 21일)에 ‘닭 유도만능줄기세포에서의 미토콘드리아 리모델링’(Mitochondrial Remodeling in Chicken Induced Pluripotent Stem Like Cells)연구(제1저자 최현우 박사)로 게재됐다. 

닭 유도만능줄기세포는 완전만능줄기세포(naive pluripotent stem cells)와는 다르지만, 인간 만능줄기세포와 비슷한 준만능줄기세포(primed pluripotent stem cells) 형태를 보이고 있다. 

그러나 건국대 연구팀은 준만능성의 특징을 보이는 닭 유도만능줄기세포가 완전만능줄기세포가 가지고 있는 미토콘드리아의 형태를 보이고 있다는 사실을 발견했다. 미토콘드리아는 세포에서 에너지를 생산하는 세포소기관으로 세포 타입에 따라 그 형태가 다르다. 

연구팀은 닭 섬유아세포가 길죽한 미토콘드리아를 가지고 있으나, 유도만능줄기세포로 역분화 되면서 동그란 형태로 변형이 일어난다는 것을 증명했다. 일반적으로 알려진 길죽한 모양의 미토콘드리아는 체세포에서 관찰되며, 초기 수정란의 경우는 동그란 형태의 미토콘드리아를 포함하고 있다. 생쥐의 완전만능줄기세포인 배아줄기세포에서는 초기 수정란과 같은 동그란 형태의 미토콘드리아를 포함하고 있다는 사실이 밝혀져 있지만, 닭 유도만능줄기세포와 배반엽(blastoderm)세포에서의 미토콘드리아 관찰은 이번이 처음이다. 

도정태 교수는 “미토콘드리아 형태는 세포내에서 에너지 대사와 관련이 있으므로, 닭 체세포와 닭 유도만능줄기세포 사이의 에너지 대사에 관한 연구가 앞으로 더 진행될 것”이라고 말했다.