줄기세포 연구의 세계적인 선두주자 CHA 의과학대학교 줄기세포연구소 차혁진∙박경순 교수팀은 일부 세포에서만 발현되는 것으로 알려졌던 ‘Zap70 단백질’이 배아줄기세포의 분화와 미분화를 조절한다는 점을 세계 최초로 규명했다.

이번 연구는 교육과학기술부 산하 학술진흥재단의 ‘원자력 기반확충사업’과 ‘세포응용사업단’의 지원을 받아 진행됐으며, 세포분화와 증식 분야에서 세계적으로 권위있는 의학저널 ‘Stem Cells(IF: 7.747)’ 온라인판에 게재됐다.

기존에 학계에서는 배아줄기세포가 미분화를 유지하려고 할 때, LIF 단백질에 의해 Jak 단백질의 인산화(신호를 보내는 과정)와 STAT3 단백질의 인산화가 일어나고, 이로 인해 c-myc 단백질의 발현이 증가함으로써 미분화 성질을 유지하는 기전에 대해서는 밝혀졌었다.

그러나 일부 면역세포에만 발현하는 것으로 알려졌던 Zap70 단백질이 미분화된 배아줄기세포에 발현해, 배아줄기세포가 분화하지 않도록 조절하는 역할을 담당한다는 점을 규명한 것은 이번이 처음이다.

이번 연구성과는 Zap70 단백질의 활성화를 일시적으로 조절함으로써 배아줄기세포의 분화를 조절해 강제로 분화시키거나 분화를 억제 할 수 있다는 점을 밝힌 것으로서, 배아줄기세포의 가장 큰 한계점이었던 종양형성을 억제하는 기술 개발의 가능성을 열었다는 평가를 받고 있다.

CHA 의과학대학교 줄기세포연구소 차혁진 교수는 “배아줄기세포는 무한대의 증식능과 모든 세포로 분화할 수 있는 분화능으로 인해, 현 단계에서 가장 우수한 세포치료제로 이용할 수 있는 만능세포로 인식돼 왔으나 종양 형성이 큰 문제점으로 부각돼 왔었다”면서 “그러나 이번에 배아줄기세포의 분화 및 증식을 조절하는 단백질을 규명함으로써 종양형성의 문제점을 극할 수 있는 가능성을 제시, 난치병 질환에 대한 배아줄기세포치료제 상용화에 한걸음 더 가까워졌다는 점에서 매우 큰 의의를 가진다”고 말했다.

세계 최초,‘배아줄기세포에 Zap70 단백질 발현’규명
기존에 학계에서는 배아줄기세포가 미분화를 유지하려고 할 때의 분자적인 기전에 대해서는 규명이 된 상태였다. 보통 배아줄기세포가 분화되지 않고 미분화 성질을 유지할 때는, ‘LIF 단백질’에 의해 ‘Jak 단백질’의 인산화(신호를 보내는 과정)와 ‘STAT3 단백질’의 인산화가 일어나고, 이로 인해 ‘c-myc 단백질’의 발현이 증가하는 기전을 통해 미분화성을 유지한다. 반면, ‘LIF 단백질’을 제거하면 ‘Jak 단백질’의 탈인산화와 ‘STAT3 단백질’의 탈인산화가 일어나고, 이로 인해 ‘c-myc 단백질’의 발현이 감소함으로써 분화를 유도한다.

그런데 CHA 의과학대학교 줄기세포연구소 차혁진∙박경순 교수팀은 생쥐 배아줄기세포를 통해 진행한 연구에서 미분화된 배아줄기세포에서 Zap70이 특이적으로 발현한다는 사실을 세계 최초로 규명했다. 즉, Zap70이 미분화된 배아줄기세포에서는 발현했지만, 분화된 세포에서는 발현되지 않음을 확인한 것이다.

그동안 Zap70(Zeta-chain associated protein kinase-70)은 T세포나 NK세포 등 일부 면역세포에서만 발현하는 것으로 알려져 왔었다.

세계 최초, Zap70 단백질이 결핍되면, 배아줄기세포의 미분화성 유지 규명
또한 차혁진 교수팀은 이 Zap70를 강제적으로 결핍시키는 방법을 통해 Jak과 STAT3의 인산화가 활발해지고, 그로 인해 c-myc 단백질의 발현이 증가함으로써, 생쥐 배아줄기세포의 분화성이 감소해 미분화성을 유지한다는 점을 관찰했다. 이를 바탕으로 Zap70이 배아줄기세포 미분화성 유지 기전에 관여함을 밝혔다.