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Cloning method may help make personal stem cells

Oct. 6, 2011 - 11:56 By

WASHINGTON (AP) — U.S. scientists used a cloning technique to create the type of customized stem cells that show promise for treating disease. But the first-of-its-kind result comes with a big hitch.

The newly created stem cells have too much genetic material to function properly. They include DNA from two people, not just the patient the cells were meant to match. Scientists still have to figure a way around that before they can use the cells to develop genetically-matched tissue for transplant to treat various diseases.

The research involved injecting DNA from skin cells of a volunteer into donor eggs. Normally in cloning, the egg's genetic material is removed first, but when researchers tried that it didn't work, said study lead author Dieter Egli, a senior research fellow at the New York Stem Cell Foundation. This new method only worked when the donor's DNA was left inside the egg and the volunteer's genetic material was added. That meant the result had 69 chromosomes. That is 23 too many.

Because of that, Egli said, "I could never imagine that those cells could make a viable human being. That's simply out of the question."

The researchers were not trying to clone to create a human, however; they just wanted to produce stem cells.

Egli said he and his colleagues are trying several different approaches to overcome the "technical barrier" of too much DNA with this technique. What's important, he said, is that it shows researchers can use this method to turn a person's own cells into potent stem cells, something that has been demonstrated before in animals. The study was published online Wednesday in the journal Nature.

Researchers started with 270 eggs and eventually created two stem cell lines, according to study co-author Scott Noggle, director of the New York Stem Cell Foundation lab where the work was done.

There is also another promising method to create personalized stem cells that does not involve embryos. That technique reprograms skin cells to turn into stem cells. Egli says that method has problems, too.

The New York group's work "is a major step forward scientifically," but the problem of the egg's leftover DNA is a serious limitation, said George Daley of the Harvard Stem Cell Institute, who was not involved in the research. Daley said he thinks the alternative method of reprogramming cells will end up being more useful in the long run. But Egli's finding will help the competing method improve, Daley said.

Arthur Caplan, director of the Center for Bioethics at the University of Pennsylvania, said this new work shows how hard it would be to use cloning to create people. That avoids a major ethical concern with embryonic stem cells, he said.


美연구팀 '환자맞춤형 배아줄기세포' 성공

황우석 박사가 시도했던 환자 맞춤형  배아줄기 세포가 미국 연구팀에 의해 만들어졌다.

환자 맞춤형 배아줄기세포란 환자 자신의 피부세포의 핵을 분리해 세포핵을  제 거한 난자에 주입하는 이른바 체세포핵이식(SCNT: somatic cell nuclear  transfer) 으로 배아를 만든 다음 배아를 포배 상태까지 키워서 채취한 줄기세포를 말한다.

이 배아줄기세포는 환자자신의 DNA를 지니고 있기 때문에 이식했을 때 거부반응 을 피할 수 있는 이점이 있다.

황우석 박사는 2004년 이러한 방법으로 환자 맞춤형 배아줄기세포를 얻는 데 성 공했다고 발표했지만 나중에 결과가 일부 조작된 것으로 밝혀졌다.

미국 연구팀은 그러나 황우석 박사가 사용했던 것과는 다른 방법으로 맞춤형 배 아줄기세포를 만들어 냈다.

미국 뉴욕 줄기세포재단연구소(New York Stem Cell Foundation Laboratory)의 디터 엘리(Dieter Egli) 박사는 영국의 과학전문지 '네이처(Nature)'에 발표한 연구 논문을 통해 실험지원자의 피부세포의 핵을 채취해 세포핵을 제거하지 않고 그대로 둔 채 기증자의 난자에 주입하는 방법으로 배아줄기세포를 얻는 데 성공했다고 밝힌 것으로 BBC인터넷판 등이 5일(현지시간) 보도했다.

엘리 박사는 난자의 핵을 제거하고 그 자리에 피부세포의 핵을 주입해 만들어진 배아는 배양과정에서 6-12세포 단계를 넘지 못했으며 난자의 세포핵을 그대로 둔 채 만들어진 배아만이 배아줄기세포 채취가 가능한 80-100세포의 포배 단계까지 키울 수 있었다고 밝혔다.

이는 체세포핵이식 방식으로 줄기세포를 만들기 위해서는 난자의 유전물질이 꼭 필요하다는 증거이며 따라서 난자의 핵을 그대로 두어야 한다고 엘리 박사는 말했다 .

체세포핵이식은 바로 1997년 사상최초의 복제양 돌리가 만들어진 방식이다. 그 후 동물실험에서는 이 방식으로 만들어진 배아에서 줄기세포 채취가 가능했으나  인 간세포 실험에서는 좀처럼 성공하기가 어려웠다.

그러나 엘리 박사가 만들어 낸 배아줄기세포는 난자의 염색체 23개에 체세포의 염색체 23쌍(46개) 등 모두 69개의 염색체로 구성된 3배체 염색체를 갖고 있기 때문 에 이를 치료에 이용하기에는 문제가 있다.

한 염색체가 3쌍이 있어 발생하는 다운증후군 같은 문제를 일으킬 수 있기 때문 이다.

엘리 박사는 이 맞춤형 배아줄기세포가 치료목적에는 적합지 않지만 이를  만들 어 낼 수 있는 방법을 찾았다는 점에서 한 걸음 발전한 것이라고 자평했다.

이 연구논문을 게재한 '네이처'는 논평을 통해 3배체 염색체를 지닌 배아는  유 전적으로 정상적인 배아가 아닌 만큼 정상적인 생명력을 지닐 수 없을 것이라는  의견을 제시했다.  

체세포핵이식은 배아를 파괴하는 것은 물론 이론적으로는 복제인간 제조도 가능 하기 때문에 윤리적 논란을 불러일으킬 것으로 보인다.