간략한 역사
iPS 셀(Iinduced Pluripotent Stem cell)은 2006년 우시즈카 유지노리 등 일본의 연구팀에 의해 개발된 세포로, 세포 내부의 유전자 조작으로 일반 세포를 유도만능성을 가진 줄기세포로 변환시키는 기술입니다.
이 기술은 인간 유전체 조작과정을 거치지 않고도, 본질적으로 유전자 조작에 기반한 줄기세포의 생산을 가능하게 하는 혁신적인 기술입니다.
이러한 혁신적인 연구는 우시즈카 유지노리를 비롯하여 샤타 무네오, 오타카 코리, 요코이 시무라 등 일본의 세 과학자에 의해 수행되었으며, 이들은 2012년 노벨 생리학·의학상을 수상하게 되었습니다.
iPS 셀은 조직 및 장기 복원 치료, 개인 맞춤형 약물 치료 등 다양한 의료 분야에서의 활용 가능성이 크게 기대되고 있으며, 이를 바탕으로 지속적인 연구가 이루어지고 있습니다.
iPS cell 개념
유도만능줄기세포(誘導萬能 - 細胞, induced pluripotent stem cell, iPS cell/iPSC) 또는 역분화 줄기세포는 세포 내부의 유전자 조작을 통해 일반적인 세포를 만능성을 가진 줄기세포로 재프로그래밍하는 기술입니다.
이 기술은 일반적인 세포에서 특정 유전자를 인위적으로 도입하거나 유전자를 조작하여 일반적인 세포의 분화를 역전시키는 역할을 합니다. 이를 통해 만능성을 가진 줄기세포로 만들어지며, 이후에는 이 줄기세포를 다양한 세포형태로 분화시킬 수 있습니다.
iPS cell 기술은 줄기세포 연구 분야에서 혁신적인 기술로 인정받고 있으며, 세포치료, 조직공학, 약물시험 등 다양한 분야에서 응용 가능성이 높게 평가되고 있습니다. 또한 iPS cell은 유전자 조작이 없는 정상인의 세포를 기반으로 제작되기 때문에, 윤리적인 측면에서도 이점을 가지고 있습니다.
iPS cell 유도 방법
- 유전자 도입 일반적인 세포에 유전자 전달법으로 유전자를 도입합니다. 일반적으로는 바이러스 벡터나 플라스미드 DNA 등의 전달체를 사용합니다.
- 줄기세포 유전자 발현 도입된 유전자들은 줄기세포에서 발현되어 만능성을 유발합니다. 이를 위해 유전자 조작 기술을 사용하여 일반 세포의 특정 유전자들을 발현시킵니다.
- 줄기세포 특성 유지 유전자 발현을 유지하기 위해 줄기세포 특성을 유지할 수 있는 조건을 제공합니다. 이를 위해 줄기세포 배지, 세포 배양 조건, 생장 인자 등을 사용합니다.
- 분화 유도 줄기세포를 특정한 세포로 분화시키기 위해 필요한 생장 인자, 환경 요인 등을 제공하여 특정한 세포 형태로 분화시킵니다. 이를 통해 iPS cell을 특정한 종류의 세포로 분화시킬 수 있습니다.
iPS cell 장단점
장점
- 줄기세포의 불규칙한 발생을 피할 수 있습니다. 기존의 줄기세포는 유산, 태아, 화이트 블러드셀 등에서 추출할 수 있는데, 이는 불법적인 행위로 간주되기도 하고, 줄기세포의 발생 불규칙성 때문에 충분한 수의 줄기세포를 얻기가 어렵습니다. 반면, iPS cell은 유전자 조작 기술로 만들어지기 때문에, 더 많은 수의 줄기세포를 얻을 수 있습니다.
- 윤리적인 측면에서 이점이 있습니다. iPS cell은 정상적인 세포를 기반으로 만들어지기 때문에, 유전자 조작 없이 정상적인 세포를 이용할 수 있습니다. 그동안 배아줄기세포 연구의 걸림돌이었던 생명윤리적 문제가 없는 획기적인 기술입니다.
- iPS cell은 개인맞춤형 의료 분야에서 응용 가능성이 큽니다. iPS cell은 특정 개인의 세포를 이용하여 만들어지기 때문에, 그 개인의 유전자적 특성을 반영할 수 있습니다. 이는 개인맞춤형 의료 분야에서 iPS cell을 이용하여 질환 진단 및 치료에 응용 가능성이 높다는 것을 의미합니다.
단점
- iPS cell은 만능성을 가진 줄기세포로 만들어지기 때문에, 이를 특정한 세포 형태로 분화시키기 위해서는 복잡한 프로세스를 거쳐야 합니다. 이는 IPS cell의 제조 및 응용이 어렵게 만들 수 있습니다.
- iPS cell의 유전자 조작 기술이 악용될 수 있는 가능성이 있습니다. 일부 전문가들은 유전자 조작 기술이 악용될 경우 유전적 질병의 발생 등 부작용이 발생할 수 있다고 경고하고 있습니다.
- iPS cell을 이용한 의료 분야에서는 아직 규제적인 문제가 존재합니다. iPS cell을 이용한 치료의 허가 규제 및 안전성 평가 등이 필요하기 때문에, 의료 분야에서의 응용이 제한적일 수 있습니다.
iPS cell에서 만능성이란?
iPS cell에서 만능성이란, 다양한 세포 형태로 분화할 수 있는 능력을 의미합니다. 만능성을 가진 줄기세포는 다양한 조직 및 기관에 사용될 수 있는 다양한 종류의 세포로 분화될 수 있습니다. 이러한 특성 때문에, 만능성을 가진 줄기세포는 다양한 의료 분야에서 치료 및 연구에 응용될 수 있습니다.
예를 들어, iPS cell은 심근경색, 파킨슨병, 당뇨병 등 다양한 질환 치료에 이용될 수 있습니다. iPS cell은 해당 질환에 대한 치료 효과를 갖는 세포로 분화하여 신체의 손상된 부분을 치료하거나 대체할 수 있습니다. 또한, iPS cell은 질병의 원인을 연구하고 진단하는 데에도 사용될 수 있습니다.
만능성은 또한 iPS cell이 다양한 세포로 분화할 수 있다는 것을 의미하기 때문에, 개인 맞춤형 의료 분야에서도 큰 역할을 합니다. iPS cell을 이용하여 특정 개인의 유전자적 특성을 반영한 세포를 만들어내면, 그 개인의 질환에 대한 진단 및 치료에 보다 효과적일 수 있습니다.
iPS cell 활용 분야
- 치료: iPS cell은 현재 많은 질병에 대한 치료 연구에서 사용되고 있습니다. 특정 환자의 iPS cell을 이용하여 해당 환자의 유전자를 반영한 세포를 만들고, 이를 이용하여 질병을 치료하는 연구가 진행되고 있습니다. 예를 들어, 심근경색 환자의 iPS cell로부터 만든 심근세포를 이용하여 심근 재생 치료를 시도하는 연구가 진행되고 있습니다.
- 약물 시험: iPS cell은 새로운 약물 개발 및 기존 약물의 안전성을 평가하는데 사용될 수 있습니다. iPS cell을 이용하여 특정 질환의 세포 모델을 만들고, 이를 이용하여 약물 효과 및 안전성을 테스트할 수 있습니다.
- 질병 연구: iPS cell은 질병의 원인을 파악하고, 질병 발생 메커니즘을 이해하는 데에도 사용될 수 있습니다. iPS cell을 이용하여 특정 질환과 관련된 유전자 변이가 어떻게 작용하는지 등을 연구할 수 있습니다.
- 조직 공학: iPS cell은 인공 조직 및 장기 생산에도 사용될 수 있습니다. iPS cell을 이용하여 특정 조직이나 장기를 생성할 수 있으며, 이를 이용하여 조직이나 장기의 구조와 기능 등을 연구할 수 있습니다.
- 생식 의학: iPS cell은 인간 생식 세포의 생성 및 생식 기능 연구에도 사용될 수 있습니다. 예를 들어, iPS cell을 이용하여 난자 또는 정자를 생성하는 기술 연구가 진행되고 있습니다.
해외 iPS cell 동향
| 제약바이오사 | iPS cell 기술사 | 거래 규모 |
| 존슨앤존슨 자회사 얀센 | 페이트 테라퓨틱스 | 30억 달러 |
| 길리어드 자회사 카이트파마 | 쇼어라인 바이오사이언스 | 26억 달러 |
| 카탈란트 | 라인셀 테라퓨틱스 | 미공개 |
| 앤솔바이오사이언스 | 센소바이오테크놀로지 | 합병 |
| 사나 바이오테크놀로지 | 후지필름 셀룰러 다이내믹스 | 미공개 |
| 에보텍 | 판셀라 | 미공개 |
| 머크 | 아티바(녹십자랩셀 자회사) | 18억 6600만 달러 |
국내 iPS cell 동향
| 회사명 | 주요 투자자 | 정보 |
| 입셀 | 인터베스트, 프리미어파트너스, 아주IB투자, NH벤처투자 | - 주지현 카톨릭의과대학 서울성모병원 류마티스내과 교수가 2017년 설립한 회사 - 2023년 유도만능줄기세포주 분양 첫 매출 달성 (https://www.medifonews.com/mobile/article.html?no=176264) |
| 테라베스트 | SI: 유한양행 | - 기평석 가은병원 원장이 2012년 설립 - 안양에 유전자 재조합된 iPSC를 원료로 기능을 강화한 NK세포 대량생산시설 - 작년 연구소장으로 영입한 김신일 박사는 위스콘신 대학교에서 분자생물학 박사 학위를 취득 이후 교토대학교 iPSC 연구센터에서 유도만능줄기세포의 창시자 신야 야마나카 교수와 일한 경험도 있음 |
| 아이피에스바이오 | 포스코기술투자, 코오롱인베스트먼트, LSK인베스트먼트, 슈미트 | - 송지환 차의과학대 의생명학과 교수가 2019년 설립 - 파스퇴르연구소에서 환자유래 iPSC 기반의 고함량스크리닝(HSC) 기술을 구축 |
| 티에스디 | FI: 한국투자파트너스, IBK캐피탈, NICE투자파트너스, 중소기업은행 SI: 싸이토젠, 바디텍메드 |
- LG생명과학연구소 출신인 이제원 대표가 2016년 설립 - 저분자화합물, 항체를 주로 연구하던 회사지만 최근 미공개 회사로부터 iPSC세포주를 도입하며 iPSC유래 NK세포치료제로 연구 |
| 에피바이오텍 | 한국투자파트너스, KTB네트워크, 이앤인베스트먼트, 산업은행, IMM인베스트먼트 |
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