김동욱 교수 ‘2020년 바이오분야 발전 유공자’에 선정
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김동욱 교수 ‘2020년 바이오분야 발전 유공자’에 선정
연세대 의대 생리학교실 김동욱 교수(본 학회 이사장)가 과기부 주관 ‘2020년 바이오분야 발전 유공자’에 선정되었다. 수상 주제는 「고효율 줄기세포 분화 방법을 이용한 신경계 질환 세포치료제 개발 연구」이다.
김 교수팀은 각 분화 단계별로 세포 신호 전달 억제 혹은 유도 물질을 정밀하게 조절, 처리하여 원하는 신경세포를 고효율로 분화 시키는 기술을 개발하였다. 이 기술은 분화 세포를 대량 생산하는 단계도 포함하여 고효율, 대량 생산 관점에서 선진국 팀들과 차별화를 이루었다. 우선, 저분자 화합물을 사용하여 두 가지 특정 신호 전달체계(BMP와 Activin/Nodal signaling pathways)를 제어함으로써 모든 전분화능 줄기세포(ESC 및 iPSC)로부터 내배엽과 중배엽성 세포 분화를 강력히 차단하고, 신경전구세포(신경외배엽)를 효율적으로 분화 유도할 수 있는 원천 기술을 개발하였다. 이 분화법을 사용하면 세포주들의 서로 다른 분화 경향성을 극복하고 모든 줄기세포주를 전부 고수율 신경전구세포로 분화시킬 수 있다. 그 다음 단계로 이러한 신경전구세포에 필요한 신호 전달(예: Sonic Hedgehog, Wnt signaling pathways 등)을 부가적으로 정밀 조절하며 지역화(regionalization) 및 성숙화 과정을 거치면 원하는 성숙 신경세포(예: 도파민 신경세포)로 더욱 분화를 유도할 수 있다. 마지막으로 최종 분화 후 잔존 미분화 세포의 제거 방법, 원하는 세포만을 분리할 수 있는 마커 및 분리 과정을 개발함으로써 발암성이 근본적으로 제거된 안전한 신경세포를 얻을 수 있는 방법을 제시하였다.
실제 이러한 기술들을 임상 등급의 배아줄기세포에 단계별로 적용하여 도파민 신경세포로 분화시키면 약 90%의 수율(주요 마커별로 87%~97% 사이)로 중뇌 흑질부(A9 부위) 특이적 도파민 신경전구세포 생산이 가능하였다. 중뇌 흑질부 도파민 신경세포 소실은 파킨슨 질환의 원인이 되며, 따라서 이렇게 분화된 세포는 파킨슨병 세포치료제로 사용이 가능하다. 실제로 소, 대동물 파킨슨 병 모델에 이식 시 이러한 세포의 안전성과 더불어 치료 효과가 탁월함이 입증되었다. 이러한 일련의 기술들은 한국, 미국, 일본, 유럽, 호주 등 많은 나라에 특허로 등록 되었고 다수의 논문으로 출판 중이며, 기업체에 기술 이전 되어 난치성 신경계 질환 세포치료제 개발에 원천 기술로 활용되고 있다. 한편, 김동욱 교수팀은 작년에 ‘2019년 국가 연구개발 우수성과 100선’에 선정되기도 하였다.