줄기세포 연구 현황 및 전망
퇴행성신경질환 치료가능성 높여

인간배아줄기세포주 확립이 처음 보고된 1998년 이후 줄기세포는 오늘날 생명공학의 꽃으로 자리 잡고 있으며 재생의학(regererative medicine)이라 불리는 난치성 질병을 치료하기 위한 세포치료의 가능성을 제시하고 있다.

줄기세포는 몸 안에 있는 다른 세포와는 분명히 차이가 있다. 모든 줄기세포는 어디에서 유래하였던 간에 3가지 일반적인 특성을 가지고 있다.

즉 줄기세포는 장기간 동안 자기 자신이 스스로 분열하고 증식하는 능력이 있으며, 줄기세포는 항상 미분화 상태를 유지하고, 조건이 주어지면 특수한 기능성 세포로 분화할 수 있다.

현재 생명 과학자들은 배아줄기세포와 성체줄기세포를 중점적으로 연구하고 있다.

냉동보존된 배아 대상

생쥐의 초기배아로부터 배아줄기세포를 얻는 방법은 20여년 전부터 연구를 시작하였고, 이를 바탕으로 인간의 배아줄기세포는 1998년도에 Thompson 등에 의해서 처음으로 확립되었다.

국내에서도 2000년부터 줄기세포주가 확립되었으며, 2002년 7월에 과학기술부 프런티어 사업의 일환으로 세포응용연구사업단(단장 문신용 서울의대 교수)이 조직되어 배아줄기세포주은행을 운영하고 있다.

2001년 8월 미국행정부는 배아줄기세포 연구를 허가하였고, 2001년 8월 이전에 확립된 배아줄기세포를 사용하여 연구를 시행하면 연방정부의 연구를 사용할 수 있도록 조치를 하였다.

이 시점을 기준으로 국내 연구진들도 미국 국립보건원에 배아줄기세포주를 등록하였으며 국내에서 확립된 배아줄기세포주는 외국과 공동연구를 시행할 수 있는 획기적인 발판을 마련하였으며 공동 연구시에는 물질양도각서에 의해서 충분한 권리를 확보할 수 있게 되었다.

국내 배아줄기세포 연구진은 미국 국립보건원과 공동연구과제를 개발 중에 있다.

국내에서는 시험관아기 시술 후 냉동 보존되었던 잔여배아를 폐기하기 전에, 부모로부터 연구용으로 사용해도 좋다는 동의를 받고 제공된 냉동 보존되었던 배아만 대상으로 줄기세포를 만들고 있다.

심장근육이나 혈구세포 등으로 분화 가능

수정 후 3∼5일된 상실배기(blastocyst) 배아 내부에는 내세포괴(inner cell mass)로 불리는 30∼40개의 세포가 있는데 이 세포가 증식한 후 수 백만 개의 분화된 세포로 태아의 몸을 구성하면서 심장, 폐, 피부, 뼈 등 태아의 몸을 만들어 가게 된다.

인간의 배아줄기세포주는 이 내세포괴를 실험실에서 배양함으로써 만들 수 있는 것이다.

배아줄기세포는 심장근육처럼 박동을 하면서 피가 우리 몸을 돌도록 도와주는 일을 할 수 없으며, 적혈구처럼 산소를 운반할 수도 없고, 신경세포처럼 전기 화학적인 신호를 전달할 수도 없는 것이다.

그럼에도 불구하고, 미분화되었던 배아줄기세포가 심장근육이나, 혈구세포 또는 신경세포로 분화할 수 있다.

일정 조건 하에서 배아줄기세포를 배양하면 배아줄기세포는 분화되지 않은 상태를 유지한다.

그러나 배아줄기세포가 서로 뭉쳐서 자라도록 방치하면 배아모양의 세포덩어리(embryoid body)를 형성하게 되고, 배아줄기세포는 스스로 분화하기 시작한다.

30년이상 사용된 조혈모세포

성체줄기세포는 조직이나 기관의 분화된 세포들 사이에서 발견되는 미분화 세포로 자기 스스로 증식할 수 있고, 조직이나 기관의 특수한 기능을 가지고 있는 세포로 분화할 수 있는 능력을 가진 신체줄기세포(somatic stem cell)를 말한다.

성체줄기세포의 주된 역할은 성체줄기세포가 존재하고 있는 조직이나 기관의 세포를 유지하고, 손상된 세포가 있으면 치료하는 것이다.

역사적으로 보면 1960년대에 연구자들은 골수에 적어도 2개의 성체줄기세포가 있다는 것을 발견했다.

조혈모세포로 불리는 골수줄기세포는 우리 몸의 혈구세포를 만들고, 골수 기질세포(stromal cell)로 불리는 간엽(間葉)줄기세포는 뼈, 연골, 지방과 섬유조직을 만든다.

사실상 골수에 있는 조혈모세포는 세포이식치료 방법으로 30년 이상 사용되어 왔다.

또한 1960년대에 뇌의 두 곳에 신경세포로 분화하는 성체줄기세포가 있다는 사실도 밝혀냈다. 성체줄기세포를 이해하는데 있어서 중요한 점은 성체줄기세포는 각각의 조직에 소량으로 존재한다는 것이다.

조직이 병에 걸리거나 손상을 받아서 성체줄기세포가 활성화 될 때까지는 수년간 분열 혹은 증식하지 않고 잠잠하게 지낸다. 성체줄기세포를 가지고 있는 것으로 보고되고 있는 기관은 뇌, 골수, 말초혈액, 혈관, 근육, 피부와 간 등이다.

학자들은 성체줄기세포를 세포배양을 통해서 증식시키고, 특정세포로 분화를 유도하여 우리 몸이 상처를 받거나 질병에 걸리면 사용하는 방법을 연구하고 있다.

배아와 성체줄기세포 세포배양에 차이보여

인간배아줄기세포와 성체줄기세포는 세포치료에 기반을 둔 재생의학의 유용한 가능성에서 볼 때 장단점이 있다.

배아줄기세포는 몸을 구성하는 모든 종류의 세포로 분화할 수 있어 전분화능(全分化能)을 가지고 있다고 말한다. 성체줄기세포는 본래 자신이 있던 조직과는 성격이 다른 세포로 분화할 수 있는 능력에는 한계가 있다.

대부분의 배아줄기세포는 세포배양을 통해서 쉽게 증식시킬 수 있으나, 반면 성체줄기세포는 성숙된 조직 내에 아주 소량이 존재하고 있고, 세포배양을 통해서 성체줄기세포를 대단위로 증식시키는 방법이 아직까지 개발되고 있지 못하다.

성체줄기세포를 세포치료에 사용할 때 잠재적인 유용성은 성체줄기세포를 세포배양을 통해서 증식을 시킨 후에 다시 환자에게 넣어준다는 점이다. 환자 자신의 성체줄기세포를 세포치료에 사용한다는 것은 이 세포는 자기 자신의 세포이기 때문에 면역학적인 거부반응을 일으키지 않는다는 장점이 있다.

배아줄기세포를 환자에게 사용하면 면역 거부반응을 일으킬 수도 있다. 그러나 세포치료를 받는 환자의 몸이 배아줄기세포를 면역학적으로 거부할 것인지는 아직 인간에서 실험적으로 증명되지는 않았다.

줄기세포 연구 결과로 얻을 수 있다고 기대되는 가능성과 세포치료의 현실과는 아직도 많은 기술적인 어려움이 있다. 인간배아줄기세포에 관한 연구는 인간의 발생 중에 일어나는 복잡한 과정에 관해서 많은 정보를 제공하였다.

연구의 기본적인 목표는 미분화된 줄기 세포가 어떻게 분화되는지 밝혀내는 것이다. 현재까지 해결되고 있지 않은 질병 중, 암이나 선천성기형과 같은 질병은 비정상적인 세포분열과 세포분화에 기인하는 것이다.

세포분열과 분화에 관여하는 유전적 및 분자적인 제어기전을 더욱 더 이해하게 된다면 이런 질병이 어떻게 해서 발생하는가에 대한 정보를 알 수 있고 나아가 새로운 치료 전략을 세울 수 있을 것이다.

인간의 줄기세포는 새로운 의약품을 검사하는 데에도 이용할 수 있다. 예를 들면 전분화능(全分化能)을 가지고 있는 세포로부터 유래한 분화된 세포를 사용하여 새로운 약품의 안정성 검사에 이용할 수 있다.

세포이식통해 가능성 높여

인간줄기세포의 가장 중요한 잠재적인 유용성은 세포치료에 사용할 수 있는 분화된 세포나 조직을 만드는데 있다.

오늘날 기증된 장기를 병을 앓고 있거나 파괴된 심장이나 신장, 간 등을 대체하기 위해서 장기이식에 흔히 사용된다.

그러나 기증된 장기는 환자가 필요로 하는 수요를 충족할 수 없다. 특정 세포로 분화가 유도된 줄기세포는 퇴행성신경질환인 파킨슨씨병이나 치매, 척추 손상, 뇌졸증, 화상, 심장질환, 당뇨병, 퇴행성관절염, 류마치성관절염 등과 같은 질병을 치료하기 위한 세포나 조직으로 사용할 수 있는 가능성을 제시한다.

최근 연구자들의 보고에 의하면 세포배양을 통해서 배아줄기세포나 성체줄기세포인 성인의 골수 세포를 심장근육으로 분화시켰다.

인간배아줄기세포를 실험실에서 인슐린을 분비하는 세포로 분화시킨 후 당뇨병환자에게 세포이식을 통해서 세포치료를 할 수 있는 길이 열릴 것으로 기대하고 있다.

산후출혈로 연 13만명 사망

전세계적으로 연간 13만명의 여성이 산후출혈로 사망하고 있다. 대부분은 개발도상국에서 나타나는 현상이며 이들 국가에서 모성사망은 제1원인으로 되어 있다.

관련인자로서는 개발도상국의 높은 빈혈 유병률, 비전문 조산인력, 의료기관 방문 지체 등이 있다.

2003년 11월 7일 칠레 산티아고에서 개최된 국제산부인과연맹 (FIGO) 세계 학술대회에서 ICM-FIGO Global Initiative on the Prevention of Postpartum Hemorr hage를 시행하기로 하였고 Active Management of Third Stage Labor (AMTL)를 결의하였다.

2004년 1월 20~23일 태국 방콕에서 개최된 아시아 오세아니아 산부인과연맹 (AOFOG) 회의에서 이를 시작하였고 Preventing PPH: From Research to Practice를 주제로 열린 JHPIEGO -inspired regional workshop-meeting에는 고위험국가 대표들이 참석하였다.

2004년 1월 24일 인도의 Chennai에서 개최된 AOFOG 이사회에서도 Global PPH initiative를 지원하기 위하여 각국 산부인과학회과 재정지원과 협력을 통하여 의사, 간호사 등 의료인력과 정부 및 NGO 단체 대표들의 교육을 위한 워크샵과 세미나를 개최하기로 결정하였다.

2004년 9월 13일 대만에서 개최된 AOFOG 평의회에서는 이를 공식적으로 승인하였다. 운영위원회가 구성되어 방글라데시가 AOFOG-inspired PPH initiative의 1차 주도지역으로 채택되었다. 워크샵에서는 2가지 측면의 접근이 있었다.

즉 의료인력을 위한 AMTL approach와 의료인력이 없는 경우의 미소프로톨(Misoprostol)자가 경구투여이며, 다음 단계로 쇼크방지 기구, 자궁내 풍선, B-lynch suture 및 혈관결찰 등이 포함되었다.

출산과 사회경제적 문제점
정책의 올바른 선택과 집중 필요

인구는 한 국가의 구성요소로서 매우 중요한 의미를 지닌다. 즉 양적 및 질적 측면에서 국가발전에 영향을 줄뿐만 아니라 장래 사회존속의 가능성을 결정짓는다.

한국 출산율 세계최저

그런데 최근 우리나라에서는 저출산 현상이 사회문제로 대두되고 있으며, 이에 대한 대책을 강구해야 한다는 목소리가 높다.

이는 출산율 저하와 이로 인한 인구규모 및 인구구조 변동의 ‘속도’ 때문이라 하겠다.
즉, 세계에서도 가장 낮은 출산수준 뿐만 아니라 급격한 속도의 출산율 저하로 인하여 인구의 빠른 양적 감소와 인구구조의 급격한 왜곡현상이 발생될 것임이 전망되기 때문이다.

급격한 저출산이 지속될 경우 나타날 사회경제적 문제점은 무수히 많을 것으로 예견된다. 그 중에서 주요한 것만을 제시하면 다음과 같다.

먼저 출생아수가 급격히 감소됨으로서 지속적으로 인구규모 및 인구구조의 변화에 영향을 주는 기초요인이 될 뿐만 아니라 보건의료적 측면에서 산부인과 및 소아과 관련 의료인력 및 병의원의 숫적 필요성에도 영향을 주게 될 것이다.

잠재적부양비 급증

또한 노인 1명을 부양하여야 할 생산인구를 의미하는 잠재적부양비(potential supportive ratio)는 현재의 8명에서 2022년 4명, 2037년 2명, 그리고 2066년에는 1명으로 낮아질 것으로 예측된다.

사회보장비의 지출은 국민연금과 건강보험에서의 지출증대로 나타날 것이다.

먼저 노인인구 증가로 연금수급자가 급증하는 반면, 저출산의 영향으로 연금가입자의 증가율이 상대적으로 낮아 향후 연금지출액이 연금수입액을 초과하여 연금고갈의 우려가 예상된다.

합계출산율 1.19명이 유지될 경우 국민연금 당기적자발생시기는 2033년이 될 것으로 추정된다. 특히 이후 재정적자가 급증하여, GDP대비 마이너스 적립금 비율이 기금고갈 직후인 2047년 3%에서 2060년 38%로 증가할 것으로 예상된다. 

노인인구급증으로 악순환

다음은 건강보험 재정에 대한 것으로 노인인구의 건강보험 지출이 높은 비율을 차지하고 있어, 저출산 및 인구고령화로 인해 건강보험재정의 수지 불균형이 심화될 것으로 추정된다.

2003년 건강보험 가입자 중 노인인구의 비율은 7.5%인 반면 이들 노인의 진료비 비중은 21%를 상회하여, 인구비율에 비해 약 2.8배의 진료비가 소요되었으며, 이러한 경향은 지속될 것이고, 건강보험 재정수지의 불균형을 더욱 가중시킬 것이다.

특히 저출산 및 인구고령화로 인해 우리나라 국제경쟁력이 중국 등 아시아 국가뿐만 아니라 대부분 OECD 국가들에 비해 약해질 것으로 전망된다.

OECD에 의하면, 인구고령화는 향후 수십년간 일인당 GDP성장률을 연간 0.25~0.75% 감소시키는 효과를 초래할 것이라 한다. 이는 생산인구 감소와 노인인구 증가로 인해 소비증대 및 저축감소, 투자감소, 고용창출 미흡 등의 악순환이 반복될 것이 때문이다.

다음으로 학력인구 감소로 기존 교육시설과 교사의 구조조정이 불가피하게 될 것이라 전망된다. 이미 2003학년도 입시에서 전국 199개 4년제 대학에서 입시정원의 9.4%(35,681명)가 미달했고, 일부 대학들은 이미 통폐합됐다. 또한 현 출산수준 유지시 대학교 학령인구(18-21세)는 2004년 279만명에서 2020년 227만명, 2050년 119만명으로 감소될 것이다. 

따라서 향후 대학의 경영난을 가중시킬 것이고 구조조정은 지속적으로 추진될 수밖에 없을 것이며, 유일한 생존전략이 될 것이다.

출산율이 인구대체수준(2.1명) 이하에 머무르고 있는 한 장기적으로 인구는 감소할 수밖에 없고, 인구피라밋은 '항아리형'으로 진행될 것인 바, 적정 출산수준을 유지하기 위한 대책과 저출산의 사회경제적 영향을 최소화하기 위한 정책방안이 강구되어야 하겠다[그림].

[그림] 인구피라밋의 변화추이(1960~2100년)
 

적정출산유지 정책 필요

그렇지만 선진국의 경험으로 비추어 보아 정책의 추진에는 많은 난관이 있을 것으로 사료된다.

대표적 어려움으로는 여전히 인구가 증가되고 있으며 과밀인구 상태에 있다는 사실, 경기침체가 계속되고 있다는 사실, 그리고 서구 저출산 국가보다 경제력이 약하기 때문에 정책추진을 위한 재정이 취약하다는 사실 등이다.

결국 인구자질을 향상시키고 적정인구를 유지하기 위한 출산수준의 적정화, 저출산으로 인한 사회경제적 부작용의 최소화 등은 우리에게 매우 시급한 과제임을 직시하고 지혜를 모아야 할 시점이다.

이를 위해서는 정책의 ‘선택과 집중’이 필요하다. 무엇보다 정책개발과정에서 유념해야 할 것은 출산당사자인 여성에게 부담이 되지 않는 정책이 마련되어야 할 것이며, 결혼과 출산이 사생활이라는 점을 인식하고 정책적 강요가 있어서는 안 된다는 점이다.

아울러 저출산 대책의 성격을 감안하여 인내를 가지고 장기적으로 추진해야 한다.