항암제로 인한 난소의 파괴와 이에 따른 불임은 난자줄기세포 이식으로도 회복되기 어렵다는 새로운 연구결과가 나왔다. 이는 줄기세포를 이용한 불임 치료 가능성을 제기한 최근의 해외 연구결과를 반박하는 연구여서 주목된다.

건국대 동물생명공학과 김진회 교수와 경남과기대 간호학과 민계식 교수 연구팀은 항암제 처리로 인해 생식세포가 사멸된 난소에 줄기세포의 일종인 원시난모세포(난자의 근원이 되는 세포)를 이식한 결과 증식을 하지 못하고 완전히 소멸해, 항암제가 난자줄기세포 발달에도 치명적이라는 사실을 규명했다고 밝혔다.

연구팀은 항암제 투여가 내부 생식세포를 죽이는 것은 물론 외부에서 이식된 생식세포까지도 죽임으로써 영구 불임을 야기하며, 항암제에 노출된 난소는 난자세포의 발달을 지지할 수 있는 환경을 제공할 수 없어 영구 불임을 유발할 가능성이 높은 것으로 여겨진다고 밝혔다.

이번 연구결과는 암 치료 전 난소에서 성체줄기세포를 뽑아내 난자줄기세포를 분리해 저장하고, 암 치료 후 이들 줄기세포를 다시 난소에 이식하는 경우 정상인과 동일한 난자의 성숙과 배란이 가능할 것이라는 최근의 해외연구결과를 반박하는 것으로, 항암제로 인한 영구불임을 극복할 수 있는 새로운 암 치료제 개발과 기존 항암제에 의한 불임 부작용 방지대안의 필요성을 제시하고 있다.

이번 연구결과는 농촌진흥청 ‘우장춘 프로젝트’의 지원으로 이뤄졌으며, 세계적 과학저널인 ‘네이처(Nature)'지의 자매지인 ‘사이언티픽 리포트’ (Scientific Reports)지 온라인 판(3월 8일자)에 게재되었다.

건국대 김진회 교수팀은 2003년 국내 최초 장기 이식용 형질전환 복제돼지를 생산한 동물복제와 줄기세포 연구의 권위자이며 ‘우장춘 프로젝트’의 하나로 복제돼지를 이용한 환자 맞춤형 바이오 장기 생산 연구를 진행하고 있다. 지난해 11월 돼지의 난자에서 핵을 제거하고 세포질 단백질만을 분리해 ‘역분화줄기세포(iPS·유도만능줄기세포)’를 만드는 기술을 개발하기도 했다.

현재까지 보고된 대부분의 항암제는 그 부작용으로 생식세포를 파괴한다. 소아암 완치자의 약 20% 정도는 외상 후 스트레스 장애 경험을 앓고 있으며, 그 대표적인 사례가 항암치료에 따른 불임을 들 수 있다.

최근 생식세포의 최대 화두는 난자줄기세포의 존재여부이며, 여성의 경우 일생동안 사용할 난자를 가지고 태어난다는 것이 지금까지 생식세포학계의 통설이었다. 최근 한 미국 연구팀이 난자줄기세포를 분리 동정하는데 성공했는데 이들 난자줄기세포가 줄기세포로서의 기능을 가지는지의 여부가 현대 줄기세포 분야의 초미의 관심사다.

최근의 또 다른 연구에서 난자줄기세포를 난소에 이식한 경우, 이식된 난자 줄기세포가 정상적으로 발달하여 건강한 난자를 생산하였다는 보고는 소아암을 앓고 있는 여아 환우들을 위한 한 줄기 빛이라 할 수 있다. 즉, 암 치료 전 난자줄기세포를 분리하여 저장하고 치료 후 이들 줄기세포를 다시 난소에 이식하는 경우 정상인과 동일한 난자의 성숙과 배란은 물론 건강한 태아를 낳을 수 있는 가능성을 열었기 때문이다. 이 연구 결과는 불임치료를 위한 새로운 기대를 끌어 올리며 큰 사회적 관심을 유발했다. 주된 이유는 난자줄기세포가 존재하기 어렵다는 학설을 정식으로 반박함으로써 난자줄기세포 존재 가능성을 강력하게 뒷받침했기 때문이다.

그럼에도 불구하고 여전히 의문이 남는 것은 ‘왜 난자줄기세포가 존재하는데 남성과 달리 여성은 폐경기를 가지며, 계속해서 난자를 생산 할 수 없는가’에 대한 고민이었다.

국내 연구팀의 이번 연구결과는 그동안 발표된 “공여체로부터 이식된 난자줄기세포가 정상적으로 발달하여 이 난자줄기세포로부터 유래된 건강한 난자를 생산한다”는 결과를 정면으로 반박하는 논문이다.

항암제를 투여 받은 암컷 생쥐의 생식세포는 5주 후 항암제의 부작용으로 인하여 모두 사멸되었으며, 이들 난소에 줄기세포로 간주된(줄기세포와 유사한) 원시난모세포를 이식하여도 이식된 난모세포는 더 이상 증식을 할 수 없었다.

그 주된 이유로는 투여된 항암제가 여전히 생식세포의 성장을 억제하였고, 이들 생식세포의 발달을 지지하는 보모세포(niche cell)도 이들 세포의 증식을 지지할 수 있는 능력을 소실했기 때문이다.

김진회 건국대 교수는 “사용된 항암제에 따라 다소 차이를 보일 수 있으나, 항암제에 노출된 난소는 난자세포의 발달을 지지할 수 있는 환경을 제공할 수 없어 영구 불임을 유발할 가능성이 높은 것으로 여겨진다”며 “따라서 이를 극복할 수 있는 새로운 암 치료제 개발과 기존 항암제에 의한 불임 부작용 방지대안이 필요하다”고 말했다.

한편, 건국대 김진회 교수는 2004년 ‘항암치료 후 웅성 생식세포의 체내 항암 기전’에 대해서 발표한 바 있다. 최근 카일 오위그 박사팀은 원숭이를 이용하여 항암 치료 후 손실된 웅성 생식세포의 복원에 성공했다.(Cell Stem Cell 11, 715-726, 2011년 11월).

논문제목: Intraovarian transplantation of primordial follicles fail to rescue chemotherapy injured ovaries
(원시난모세포의 난소 내 이식은 항암제(화학요법)에 의해 훼손된 난소 기능을 복구하지 못한다)

용어설명

0. Cyclophosphamide는 여러 종류의 암중 특히 유방암, 백혈병, 난소암을 치료하기 위하여 주로 사용하며, 단독 또는 여러 항암제와 복합적으로 사용한다. 원리는 이 약품이 투여된 후 간에서 두 개의 화학 복합체 acrolein과 phosphoramide로 전환되어 암 세포내에 존재하는 DNA의 활동을 저해함으로서 암세포의 성장을 억제한다.

0. Scientific Reports: “Nature”지가 2011년 처음으로 시도한 공공 도서 (Open access)로, 기존의 저널과는 달리 발간 후 저널별 논문의 중요도는 물론 각 논문별 중요도(IF factor)를 독자가 스스로 결정하게 함으로서 위· 변조, 표절 등을 철저하게 검정하기 위해 도입된 최초의 저널이다. IF는 올 7월경 처음 발표 예정이다.