줄기세포 발견에서 재생의학까지

미래과학 로드맵은 과학 신기술의 현재와 미래를
청소년의 눈높이에 맞춰 조명하는 시리즈입니다.

줄기세포는 몇 년 전 황우석 박사 사건으로 뜨거운 관심을 모았다. 이 사건으로 줄기세포 연구는 한때 위축되었지만, 줄기세포를 이용한 놀라운 치료법에 대한 뉴스가 잇달아 이어지고 있다. 최근에는 국가생명윤리심의위원회가 세계에서 두 번째로 배아줄기세포를 이용한 임상 실험을 승인하기도 했다. 이처럼 줄기세포는 어느새 사람들에게 익숙해졌지만, 줄기세포에 대해 제대로 아는 사람은 많지 않다.

이 책은 줄기세포가 무엇인지, 어떻게 발견되었는지, 그리고 재생의학에서 어떤 역할을 하는지를 알기 쉽게 풀어 쓴 책이다. 줄기세포는 다양한 기능을 수행하는 세포 및 조직으로 변할 수 있는 무한한 잠재력을 가지고 있어서, 난치병 치료에 대한 인류의 희망을 담고 있다. 하지만 배아줄기세포의 경우 하나의 생명체인 배아를 이용하는 점 때문에 인간의 존엄성과 관련된 윤리 문제를 불러일으킬 수도 있다.

줄기세포를 생산하는 다양한 방법, 재생의학에 적용되고 있는 각종 줄기세포, 우리나라의 줄기세포 연구 동향 및 역분화줄기세포를 비롯한 줄기세포의 최신 연구 사례들을 수록하여 청소년은 물론 일반인도 줄기세포를 쉽게 이해할 수 있도록 했다.

이 책은 과학 신기술의 현재와 미래를 청소년의 눈높이에 맞춰 조명하는 미래과학 로드맵 시리즈의 첫 권이다. 이 책에 이어 유전자변형식품, 복제 양 돌리, 이식수술을 다룬 권이 출간될 예정이다.

[내용 소개]

놀라운 세포의 세계
줄기세포는 무한히 늘어날 수도 있고, 다양한 기능을 수행하는 세포 및 조직으로 바뀔 수도 있는 놀라운 세포이다. 임신 초기에 일시적으로 존재하는 배아줄기세포는 신체를 구성하는 모든 세포로 바뀔 수 있는 만능 세포이다. 다 자란 생명체에 존재하는 성체줄기세포는 손상된 세포를 복구하고 대체한다. 이러한 줄기세포는 재생의학에서 핵심적 역할을 하고 있다.

현미경의 발명
현미경의 발명은 줄기세포 발견 및 재생의학 탄생에서 가장 중요한 계기가 되었다. 1660년대에 로버트 훅이 간단한 현미경으로 세포를 관찰한 것을 시작으로, 현미경은 점점 발전하였다. 그 덕분에 세포 속에 무엇이 들어 있고 어떤 일들이 일어나는지가 하나씩 밝혀지기 시작했다.

줄기세포의 이해
줄기세포 연구는 1953년 로이 스티븐스가 생쥐에서 암세포처럼 성장하는 줄기세포를 발견하면서 돌파구를 찾았다. 그리고 1960년대 초에 어니스트 매컬럭과 제임스 틸이 방사선에 의해 손상된 생쥐의 골수세포가 재생되는 점에 착안하여, 골수에 줄기세포가 있다는 것을 발견했다.

이식과 면역
연구자들은 배반포기에서 배아줄기세포를 얻는 방법을 알아냈다. 그리고 태반, 탯줄, 지방흡입술에서 나오는 체지방 등에서 성체줄기세포를 얻게 되었다.
그런데 다른 사람의 줄기세포를 이식하면 환자의 면역체계가 거부 반응을 일으키는 문제점이 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해 환자들은 면역억제제를 복용해야 한다.

줄기세포의 배양
줄기세포를 매번 배아나 성체 조직에서 빼낼 수는 없기 때문에 과학자들은 줄기세포를 실험실에서 배양해야만 했다. 제임스 톰슨 박사 팀과 존 기어하트 박사 팀이 각기 다른 방법으로 줄기세포를 배양하는 데 성공하면서 이 문제가 해결되었다.

줄기세포 연구의 쟁점
줄기세포 연구에 반대하는 사람들은 배아는 생명체이며, 개체로서 존엄성과 보호받을 권리가 있다고 이야기한다. 하지만 이 연구에 종사하고 있는 과학자들은 줄기세포는 대부분 시험관시술에 의한 불임시술에서 생산된 배아에서 얻기 때문에 큰 문제가 되지 않는다고 주장한다. 현재 여러 나라에서 줄기세포 연구를 규제하고 있다. 이 때문에 과학자들은 배아줄기세포보다는 성체줄기세포에 많은 관심을 가지고 있다.

재생의학의 발달
줄기세포를 이용한 재생의학으로 심장병, 족부궤양, 실명 등 많은 질병이 치료될 것으로 기대된다. 그런데 줄기세포가 환자의 몸속에서 암을 일으킬지 모른다는 염려도 많으며, 과학자들은 이런 문제를 해결하기 위해 노력하고 있다.

미래에 대한 전망
줄기세포는 치과의 재건 수술, 대머리 치료 등에 쓰일 수 있다. 최근 생체 시계를 거꾸로 돌리는 것과 같은 역분화줄기세포, 즉 유도만능줄기세포도 개발되었다. 이러한 시도를 안전하게 실용화하기 위한 연구가 끊임없이 이루어지고 있다.

[교과 연계]

중학교 1학년 과학 Ⅳ. 생물의 구성과 다양성
중학교 3학년 과학 Ⅰ. 생식과 발생
고등학교 생명과학Ⅰ Ⅱ. 세포와 생명의 연속성 Ⅲ. 항상성과 건강