일본 교토대학원 의학연구과 연구진은 인간 유래의 iPS세포(인공다능성줄기세포)에서 정자와 난자의 토대가 되는 시원생식세포(primordial germ cell)를 유도하는 방법을 처음으로 개발했다.

인간과 쥐의 iPS세포는 각각 다른 성질을 갖고 있다. 쥐의 iPS세포는 ‘나이브(naive)형’으로 불리며 생식세포를 포함한 다양한 세포에 효율적으로 분화한다.

그러나 인간 iPS세포는 ‘프라임(prime)형’으로 불리며 생식세포의 분화 능력이 낮다. 이 때문에 프라임형의 시원생식세포 유도는 매우 까다롭고 어려운 것으로 알려져 있다.

연구진은 게놈편집 기술을 사용해 시원생식세포에서 발현하는 유전자 ‘BLIMP1’과 ‘TFAP2C’가 분화 유도 과정에서 발현하게 되면 적색 및 녹색의 형광을 발하는 iPS세포를 만들었다.

거기에 액티빈(activin)에 속하는 사이토카인(Cytokine) 등을 사용, iPS세포를 인간 초기 중배엽 모양의 세포로 유도했다. 시원생식세포는 수정란이 분열하기 시작할 때 생성되는 외배엽에서 만들어진다. 중배엽은 외배엽과 내배엽의 사이에 퍼지는 세포층인데 결합조직, 뼈, 연골, 혈액, 림프관, 신장 등 각종 인체조직으로 분화한다.

액티빈은 미분화(未分化) 세포군에 작용해 분화 촉진 작용을 하는 형성체이며 사이토카인은 신체의 방어체계를 제어하고 자극하는 신호물질로 사용되는 당단백질이다.

연구진은 쥐의 iPS세포를 생식세포에 유도할 때 쓰는 것과 같은 4종의 사이토카인을 투여하면 세포가 빨강과 초록의 형광을 발하고, BLIMP1과 TFAP2C를 발현하는 것으로 나타났다고 설명했다.

이번 연구 결과로 생식세포 발생 메커니즘이나 불임의 원인 규명과 치료법 확립에 공헌할 것으로 기대된다.

특히 미국 등 전 세계 iPS세포 연구기관들은 현재 인간 iPS세포를 나이브형으로 변환하는데 포커스를 맞추고 있는 가운데 이뤄낸 독특한 성과여서 주목받고 있다.