줄기세포, 상용화를 논하다
1. 상용화, 아직 갈 길 멀다
2. 한국 줄기세포 연구의 현주소는?
3. 국내외 임상연구 어디까지 왔나?
4. 정부 투자 및 한계점
5. 전문가 제언 - 서울의대 김효수 교수
성체 줄기세포 주로 연구...논문 391건으로 세계 9위
국내개발 신경계통 분화기술...ISCF서 공식 채택 "큰 성과"
줄기세포 치료제가 나오면서 국내 줄기세포 기술 수준에 대한 궁금증이 늘어난 것이 사실이다.
줄기세포는 세포 기원에 따라 배아(embryonic), 성체(adult), 역분화(Induced Pluripotent Stem Cell; iPS)로 나뉜다. 배아 줄기세포는 수정한지 14일이 안 된 배아기의 줄기세포로, 수정란(배아)에서 유래되며 모든 종류의 세포로 분화 가능한 특징이 있다.
반면 성체 줄기세포는 출생 후부터 몸의 여러 조직에 존재하는 세포로, 성인 신체의 각 부위(골수, 지방, 제대혈 등)에서 얻어지는 줄기세포다. 역분화 유도 줄기세포는 특정세포의 유전자를 조작, 세포분화를 거꾸로 돌려(역분화) 분화능 유도한 줄기세포로 윤리적 한계를 뛰어넘었다는 점에서 최근 들어 활발히 연구되고 있다.
세포 분화능에 따른 분류로는 전능화 , 만능화, 다분화로 나눈다. 전능화(totipotent) 줄기세포는 정자와 난자가 수정된 세포 또는 수정 직후 초기 분열단계(상실배)의 세포로 하나의 생명체로 분화할 수 있는 세포를 말한다. 만능화(Pluripotent) 줄기세포는 전능화 줄기세포에서 분화된 세포로 내배엽, 중배엽, 외배엽 등의 3개 배엽으로 분화할 수 있는 세포(태반 등의 태아 이외의 조직으로는 분화할 수 없음)다.
마지막으로 다분화(Multipotent) 줄기세포는 특정 분야의 세포로 분화할 수 있는 줄기세포(중간엽 줄기세포, 조혈 줄기세포 등)를 말한다. 우리나라를 비롯해 전세계적인 개발동향은 성체줄기세포를 이용한 것이 많다.
기술력은 세계 10위권
전반적인 기술력은 어느 수준일까? 정확한 답은 내기 어렵지만 어느 정도 가늠할 수 있다. 우선 논문건수로 보면 우리나라는 대략 7~9위에 해당된다.
연세의대 신경과 김동욱 교수가 2001~2011년 10월 SCI저널에 발표된 논문을 대상으로 분야별로 검색한 결과에 따르면, 우리나라는 대부분의 분야에서 10위권 내에 랭크하고 있다.
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성체 줄기세포 분야의 경우 2199건의 논문을 확보하고 있고, 순위로는 9위에 해당한다. 1위는 미국으로 2만 2942건으로 우리나라와는 대략 10배 차이다. 2위인 이웃나라 일본은 6721건을 자랑한다. 그뒤를 독일(5507건) 중국(4686건) 영국(3512건)가 따라붙고 있다.
배아 줄기세포 분야로는 대략 7위다. 우리나라의 논문은 521건이다. 이 분야에서도 미국(5680건)과 일본(1609건)이 앞서고 있다. 역분화 줄기세포는 8위다. 논문으로는 71건이 있다. 교차분화줄기세포 분야에서는 총 54건의 논문으로 대략 9위라고 평가할 수 있다.
또 생명공학정책연구센터가 2011년 한 해동안 나온 논문을 조사한 결과 미국이 성체줄기 세포분야에서 3305건을 내 1위를 기록했으며 이어 중국(1402건), 독일(813건), 일본(699건), 영국(575건) 순이다. 우리나라는 391건으로 8위다.
배아의 경우 미국이 874건으로 1위고 중국 222건, 영국 188건, 일본 187건, 독일 165건의 순위다. 우리나라는 96건으로 7위다. 역분화의 경우는 미국 310건, 일본 105건, 중국 81건, 독일 52건, 스페인 31건 등으로 우리나라는 26건으로 8위를 기록하고 있다.
특히 역분화분야의 경우 일본이 앞서가고 있는 것을 알 수 있는데 2011년 8월, 일본의 야마나카 신야 교수팀이 개발한 iPS세포의 제작 기술에 관한 특허가 최초로 미국 특허 등록에 성공하면서 주목받고 있다.
연구실적, 미국 > 일본 > 중국 순
이상을 살펴볼때 현재 전세계에서 줄기세포 분야에 가장 많은 연구실적을 갖고 있는 국가는 미국이다. 일본, 중국이 그뒤를 바짝 좇고 있다. 이어 독일, 영국, 이탈리아 순으로 정리할 수 있다.
특허를 기준으로 보면 5위정도에 등록된다. 현재 우리나라가 등록한 전세계 특허는 240건으로 전체의 3% 정도 보유하고 있다. 미국이 5667건으로 68%를 차지하며 일본이 899건으로 11%다. 이어 다국적 연합 특허기구가 5% 정도를 차지하고 있는 것으로 파악된다.
국내 특허도 꾸준히 늘고 있다. 특허청에 따르면, 줄기세포 치료제에 관한 국내 특허는 2002년에 최초로 출원된 이후 계속 증가해 2010년까지 모두 281건이 출원됐다. 특히, 2010년에는 전년 대비 62%의 높은 증가세를 보였다.
내국인이 국내 전체 특허출원의 63%를 차지하고 있는데, 출원인별로 보면, 대학과 병원이 55%, 중소기업이 28%로 출원비중이 높고, 대기업의 비중은 1%로 매우 적은 것이 특징이다. 기술분야별로는, 성체줄기세포에 관한 출원이 43%, 수정란 배아줄기세포에 관한 출원이 36%로, 대부분을 차지하고 있는데, 내국인은 성체줄기세포에, 외국인은 수정란 배아줄기세포에 출원이 집중된 것을 알 수 있다.
결론적으로 우리나라의 줄기세포 연구기술 개발력은 세계 1위인 미국에 비해 10배정도 뛰떨어져 있고 2위인 일본에 비해서는 대략 3배 정도 늦다. 현재 우리나라와 연구력이 비슷한 나라는 캐나다, 프랑스, 이탈리아로 향후 이들 국가와 지속적인 벤치마킹이 이뤄질 것으로 보인다.
원천기술도 잇따라 개발
세계 10위내 기술력을 갖춘 나라답게 우수성과도 속속 나오고 있다. 우수논문, 기술이전, 인프라, 원천기술 개발면에서 우리나라는 이미 상당히 진전돼 있다.
이중 IF(영향요소) 10점 이상의 최우수논문도 다수 발표됐다. 몇가지를 살펴보면 골수 중간엽 줄기세포의 가동화 촉진인자인 substance-P의 새로운 역할을 규명이 것이 nature medicine지에 발표됐고, 단백질을 활용해 바이러스로부터 안전한 역분화 줄기세포의 제작기술을 세계 최초로 확립한 연구는 Cell지에 발표된바 있다.
또 배아 및 역분화 줄기세포에서 Angiopoietin-1을 이용한 효율적인 혈관내피세포분화 및 생체나 신생혈관생성 효과를 입증한 연구는 BLooD지에 발표됐고, 희귀 난치병인 부신백질이영양증 환자로부터 처음으로 역분화줄기세포를 수립한 연구는 Annals Neurology에 게재되면서 주목을 받았다.
세계적 수준의 원천기술도 잇따라 개발되고 있다. 배아 줄기세포분야의 경우 분화기술은 2010년 국제줄기세포포럼(ISCF)서 신경계통 분화 대표 공식 프로토콜로 채택될 정도로 세계적으로 인정받고 있다.
성체줄기세포 분야에서는 생체내 중간엽줄기세포가 조직재생에 이용되는 증거를 세계 최초로 밝혀 낸바 있는데 이 원천기술은 현재 기술이전이 돼 줄기세포 신약으로써의 신약개발이 진행되고 있다.
역분화줄기세포 분야에서는 세계 최초로 유전자 사용없이 단백질/배아줄기세포 추출물 도입에 의한 역분화 줄기세포 수립 및 신규 역분화 유전자를 발굴했다. 이 원천기술은 지난 2010년 Blood지와 2009년 Cell에 발표됐으며 올해에는 Cell Biology에 게재되는 쾌거를 이뤄냈다.
아울러 심근경색 환자를 대상으로 골수세포의 효과를 임증한 임상 원천기술과 줄기세포의 생체 내 이동을 통해 2세대 줄기세포 치료제 개발 기술도 갖고 있다.
이와 관련해 김동욱 교수는 "국내 줄기세포 기술은 최근 3~4년간 급속도로 발전하고 있다"면서 "야구로 비유하면 아직까지 홈런은 아니지만 3루타 정도 때린 것으로 봐야한다"고 평가했다.
박상준 기자
sjpark@monews.co.kr