건국대학교 줄기세포재생생물학과 도정태 교수 연구팀은 완전만능줄기세포(naive pluripotent stem cells)와 준만능줄기세포(primed pluripotent stem cells)를 살아있는 상태에서 형광 색깔로 쉽게 구별할 수 있는 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.



이번 연구성과는 생물학분야 세계적 학술지인 셀(Cell) 자매지 ‘스템 셀 리포트(Stem Cell Reports)’지 11월 8일자에 발표됐다. [논문제목]: 완전만능성과 준만능성의 Oct4 유전자의 인헨서 활성화 특징 (Distinct enhancer activity of Oct4 in naïve and primed mouse pluripotency)

만능줄기세포는 신체를 이루는 모든 조직 세포로 분화가 가능한 무한 증식하는 세포이다. 이러한 만능줄기세포는 완전만능줄기세포(naive pluripotent stem cells)와 준만능줄기세포(primed pluripotent stem cells)로 나뉜다. 완전만능줄기세포는 착상 전 마지막 단계인 배반포(blastocyst)의 내부세포덩어리(inner cell mass)의 특징을 가지고 있으며, 준만능줄기세포는 착상되어 발달 중인 배반엽상피세포(epiblast cells)의 특징을 가지고 있다. 다양한 차이가 있지만 완전만능줄기세포는 분화능력이 더 우수하며 체외 배양이 더 쉬운 특징이 있다.

건국대 도정태 교수팀은 만능줄기세포를 유지하는데 필수적인 유전자인 Oct4를 이용해 두 만능줄기세포를 형광 색깔로 구별하는 방법을 개발했다. Oct4의 발현에 있어 완전만능줄기세포는 원위 인헨서(distal enhancer)에 의해 활성화되며, 준만능줄기세포는 근위 인헨서(proximal enhancer)에 의해 활성화된다. 이 두 가지 만능줄기세포를 인헨서 활성화에 따라 각각 초록형광단백질(GFP)과 빨강형광단백질(RFP)이 발현되는 이중 형광 형질전환 생쥐를 제작했다.

이중 형광 형질전환 생쥐로부터 초록형광을 발현하는 완전만능줄기세포와 빨강형광단백질을 발현하는 준만능줄기세포를 효율적으로 구분할 수 있었다.

또 초록형광 빛을 내는 완전만능줄기세포는 원위 인헨서가 활성화되어 있고, 빨강형광 빛을 내는 준만능줄기세포는 근위 인헨서가 활성화된 것을 히스톤변화, DNA 메틸화 등 후성유전학적인 분석을 통해 확인했다.

이번 연구는 미래창조과학부와 농촌진흥청의 지원으로 수행됐으며, 독일 막스플랑크연구소(Max-Planck Institute for Molecular Biomedicine), 한국생명공학연구원(KRIBB)과 공동연구로 진행됐다.

(그림). 이중형광 생쥐의 형광 발현 시스템을 이용한 만능줄기세포의 형광발현에 의한 구별법과 후생유전학적 활성화 분석

논문명과 저자 정보는 다음과 같다.

[발표저널]: Stem Cell Reports, 인용지수 7.023 (분야별 상위 9.5%)
[논문제목]: 완전만능성과 준만능성의 Oct4 유전자의 인헨서 활성화 특징 (Distinct enhancer activity of Oct4 in naïve and primed mouse pluripotency)
[교신저자]: 도정태, 건국대학교 줄기세포재생생물학과 (dojt@konkuk.ac.kr)
[주저자]: 최현우, 건국대학교 줄기세포재생생물학과, 현 막스플랑크 연구소