Biology - Bioinformatics Q&A
 
  줄기세포란 무엇인가?
  Writer : Seyeon Weon     Date : 10-30     Hit : 9810    
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아래는 줄기세포가 무엇인가에 대해서 이해하기 쉽게 (이로 인해서 엄밀한 전문성 등은 좀 겹핍이 된) 한 설명입니다.
 
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사람의 몸은 약 60조 개의 세포들로 이루어져 있으며, 새로운 세포들이 계속 생겨나야한다. 예를 들어 피부 세포와 소화관의 벽은 한 꺼풀씩 계속 떨어져 나가므로 새로운 세포들로 그 자리가 채워져야 한다.
 
계산하기 간단하도록 하기 위해서, 소화관 벽이 한 층의 세포로 되어 있고, 그것이 하루에 한 꺼풀씩 떨어져 나간다고 가정을 해보자. 그리고 이때 떨어져 나가는 세포는 그 아래에 있는 세포가 분열을 해서 만들어지는 것이라고 가정을 하자. 그렇다면 그 세포는 평생 몇 번이나 분열을 하게 될까? 요즘은 흔히 80살을 넘게 사니 365 x 80을 하면 29,200번 분열을 하는 것이 된다.
 
각 세포분열에는 DNA도 당연히 복제가 되어야 한다. 사람 세포 하나 속에는 약 60억 개의 염기로 구성된 지놈(genome)이 들어 있다. 사람의 DNA 복제 효소는 대략 수억 개당 하나 정도 씩 실수를 하게 된다. 즉, 아데닌을 붙여야 할 곳에 구아닌을 붙인다거나 하는 등의 실수를 하게 된다. 겨우 수억 개당 하나이니 정말 대단한 정확도이다. 이에 따라서, 세포분열 뒤에 생기는 두 개의 세포에는 원래와는 염기가 달라진 곳이 수십 군데 정도가 된다. 이를 돌연변이라고 한다. 이러한 돌연변이는 세포분열을 할수록 계속 누적이 된다. 계산을 편하게 하기 위해서 한 번의 세포분열에 약 50군데 정도가 바뀐다고 가정을 하자.
 
그럼 소화관의 벽을 구성하는 세포는 나이가 들어감에 따라 어떻게 될까? 80세가 되면 29,200 x 50 = 1,460,000이므로, 백만 군데가 넘게 바뀐 세포가 된다. 이 정도로 많은 양의 돌연변이를 가진 세포는 엉망이 되어서 제대로 작동하는 세포가 되기 힘들다. 그렇지만, 80세 노인들도 음식을 맛있게 드실 수가 있다. 그렇다면, 우리 몸에는 이 문제에 대한 해결책을 반드시 가지고 있을 것이다. 그 해결책이 바로 줄기세포이다.
 
우선 소화관의 벽은 일종의 구획으로 나누어져 있다. 각 구획에는 365개의 줄기세포들이 있어서 해당 구획을 담당하고 있다고 가정을 하자. (윤년은 지금 논의에서는 물론 사소한 문제이다.) 각 줄기세포는 일하는 날짜가 정해져 있어서, 각기 일년에 하루 씩만 일을 한다고 하자. 여기에서 일이란 물론 세포분열을 말한다.
 
그 다음 줄기세포가 일반적으로 가지는 특징을 적으면 다음과 같다. 줄기세포는 분열을 할 때 두 가지 다른 성질의 세포로 분열이 된다. 하나는 원래의 줄기세포와 똑같은 줄기세포이다. 즉, 스스로가 다시 만들어지는 것이다. 이때 물론 위에서 설명한 수십 군데의 돌연변이는 어쩔 수 없이 일어나게 된다. 다른 하나의 세포는 약간의 분화가 일어난 세포이다. 이 세포는 계속 여러 차례 더 분열을 해서 최종적으로는 많은 수의 분화된 세포들이 만들어진다. 한 번 분열을 할 때마다 2배씩 세포의 수가 늘어나게 되므로, 예를 들어 20번 분열을 하면 1,048,576개의 세포가 만들어지게 된다.
 
이제 소화관에 대한 이야기로 되돌아가자. 1월 1일자에 분열을 하기로 정해진 줄기세포가 분열을 해서 만들어진 두 개의 세포 중에서 하나가 다시 20회 더 분열을 하면 약 백만 개의 세포가 만들어지게 된다. 이 세포들이 소화관의 벽을 만들게 된다. 사람 세포가 분열을 하기 위해서는 하루 정도 걸리므로, 이렇게 백만 개의 세포가 되기까지는 약 21일 정도가 걸리게 된다. 즉, 1월 21에 사용되어 떨어져나갈 소화관의 벽이 되는 것이다. 이 세포들은 돌연변이를 몇 군데나 가지고 있게 될까? 만약 갓 태어난 아기라면 21회 분열을 한 것이니, 21 x 50 = 1050 군데가 된다. 한국식 나이로 80세 노인의 경우에는 (80 + 20) x 50 = 5,000이 된다. 이는 위에서 계산한 1,460,000보다는 훨씬 적은 수이다. 각 구획을 담당하는 줄기세포가 365개가 있고, 각기 일 년에 한 번씩 분열을 하면 되므로, 이 같은 계산이 나오는 것이다.
 
위에 적은 것이 바로 줄기세포라는 것이 반드시 필요한 이유이다. 줄기세포는 이처럼 우리와 같은 다세포 생물에게는 반드시 필요한 설계인 것이다. 생명의 오묘함이 느껴지는가?