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사람의 피는 왜 뼈에서 만들어질까?

기사승인 : 2018-07-19 13:40 기자 : 일송재단 국제농업개발원

물고기의 조혈 줄기세포는 신장에 있다. 그러나 사람을 비롯한 포유류에는 피를 만드는 줄기세포는 뼈에 존재한다.

1970년대가 되어서야 ‘조혈 줄기세포 자리(blood stem cell niche)’에서 피가 만들어진다는 사실을 처음 알게 되었다. 햇빛의 유해한 자외선(UV)으로부터 이 줄기세포를 보호하는 장소에 위치하도록 진화되었다는 것을 과학자들은 확인했다.

신장 위의 자외선 차단 ‘파라솔’을 발견하다
독일 프라이부르크 메디컬센터 소아과의 프리드리히 카프(Friedrich Kapp) 박사는 “신장 위에 있는 멜라닌세포의 모양이 마치 파라솔을 연상시켜 이 세포들이 조혈줄기세포를 자외선으로부터 보호해 주는 것이 아닐까 하는 생각을 하였다.

멜라닌세포가 결여된 변이 제브라 피쉬를 각각 자외선에 노출시켰더니 정상 제브라 피쉬와는 달리 변이 제브라피쉬의 조혈 줄기세포가 줄어들었다. 또 정상 제브라피쉬를 거꾸로 뒤집어 자외선을 쬐자 줄기세포가 손실됐다. 이 실험을 통해 멜라닌세포 우산(파라솔)이 물리적으로 위에서 내리쬐는 자외선으로부터 신장을 보호하고 있다는 사실을 확인되었다.

물에서 뭍으로, 신장에서 뼈로
연구팀은 멜라닌세포는 5억 년 전 척추동물 방계에서 갈라진 물고기종에서도 오랫동안 이 줄기세포를 보호해 왔다는 사실을 발견하고 추가적 연구를 계속해나갔다.

이들은 육지 동물의 진화 현상 연구를 위해 독화살 개구리를 이용했다. 독화살 개구리의 올챙이에서 다리가 자라나오고 나니 조혈 줄기세포는 신장에서 골수로 이동하는 것을 확인할 수 있었다. 모든 발달 과정에서 개구리의 조혈 줄기세포 환경이 자외선으로부터 보호받는 방향으로 진화되었다는 사실을 발견했다.

제브라피쉬 유생의 신장에서 멜라닌세포가 조혈 줄기세포를 둘러싸고 있는 모습

‘조혈 줄기세포’ 자리 이동은 햇빛때문이었다
하버드대 줄기세포 교수이며, 보스턴 어린이병원 소아과 레너드 존(Leonard Zon)교수 는 “우리는 햇빛이 조혈 줄기세포 자리를 변하게 만든 진화적 요인이다”고 말했다. 혈액질환과 암을 치료하는 경우 조혈 줄기세포 환경을 잘 이해한다면 조혈모세포 이식을 훨씬 안전하게 할 수 있을 것이다.

멜라닌세포 우산(왼쪽)이 햇빛의 자외선을 막아주는 것을 형상화한 그림

큰 뼈 골수의 1% 정도 비율이 ‘조혈 줄기세포’
결과적으로 인체 내에서 조혈 줄기세포는 척추, 늑골, 골반뼈, 대퇴골 등 큰 뼈의 골수에 1% 정도 비율로 존재하며, 말초혈액에서도 일부 발견된다.

이 줄기세포는 적혈구, 혈소판, T및 B 림프구 등 10가지의 혈액 구성체로 분화할 수 있는 능력을 가지고 있어서 악성혈액질환이나 중증 재생불량성 빈혈 같은 난치성 질환 치료를 위한 동종 조혈모세포 이식에 활용돼 왔다.

과거에는 뼛속 골수를 직접 채취해 조혈모세포이식을 실시했으나, 최근에는 뼛속 골수가 아닌 말초혈액으로부터 조혈모세포원을 확보해 더 편리하게 이식에 활용하고 있어 골수 조혈모세포의 채취에 따르는 전신마취 위험성과 고통을 극복할 수 있게 됐다.

(자료출처 : 사이언스 타임즈)

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