| 4차 줄기세포 혁명: 전자기에 반응성 유전자 스위치를 활용해 몸 안에 세포로 손상된 신경 및 근육을 되살린다.

2013년 발표된 SF 영화인 ‘엘리시움’에서는 환자가 누워있기만 하면 진단부터 치료까지 알아서 해주는 자동 진단 및 치료 캡슐이 나옵니다. 폭발로 얼굴의 반이 손상된 사람이나 다리가 부러진 사람이 캡슐 안에 눕자 스캐닝을 한 뒤 곧바로 근육과 피부, 신경을 재생하는 치료가 이루어집니다. 본 연구과제의 궁극적인 목표는 영화에서나 있을 법한 이러한 미래의 세포, 조직 재생 치료법의 개발입니다.

본 연구과제에서는 이러한 기술을 실현하기 위해 생체 내 세포를 자유자재로 조정해 원하는 세포로 바꾸는 생체내 세포 전환 기술에 관련한 핵심 원천기술을 개발하는데 있습니다.  기존 줄기세포치료가 체외에서 세포를 변환해 치료 부위에 이식시키는 방식이었다면 이번 기술은 이식 없이 생체 내의 세포를 전환시키는 것으로 면역 및 이식 거부반응 등 부작용을 획기적으로 줄일 수 있을 것입니다.

특히, 본 연구에서는 기존에 발표된 바 없는 특정 전자기파 처리에 반응하는 유전자 스위치 개발을 통해 ‘공간적, 시간적’한계를 유연하게 조절할 수 있는 생체 내 세포 전환 기술을 적용함으로써 새로운 차원의 universal 세포치료제를 개발하고자 합니다.

본 연구팀은 이러한 연구의 가능성을 이전 선행연구들 (Nature Nanotechnology(2017), Nature Neuroscience (2019)) 등을 통해서 보였으며, 이러한 연구기반을 바탕으로 본 삼성과제 지원을 통해서 전자기에 반응성 유전자 스위치를 활용해 생체내 세포 전환 기반 세포 치료기술의 실용화를 위한 기술을 개발하고자 합니다.

Figure 1.  유전자 발현의 시 • 공간적 한계를 극복할 수 있는 전자기 유전자 스위치 시스템 모식도

본 연구는 특정 전자기파에 반응하는 유전자 스위치를 개발하여 세포 재생의학 분야에 적용하는 최초의 연구이며, BT 기술을 IT 기술 및 전자기학 기술과 융합을 통해 고도화된 미래 기술이라고 볼 수 있습니다. 또한, 향후 생명공학 전분야에서 과학적, 기술적 측면에서 연구방법론의 혁신적인 확장을 초래할 것으로 예상합니다.

재생 의학의 관점에서 볼 때, 인체에 무해한 에너지를 활용한 독창적인 접근방법으로서 세포치료 및 신약개발 분야에 폭넓게 적용이 가능하며 독자적인 재생치료 기술로 개발될 파급력을 가진 기술로서 차세대 재생의학 신 산업으로 발전할 것으로 기대됩니다.