최근 전세계를 떠들썩하게 했던 자극촉발만능세포의 신뢰성에 의문이 제기된 후, 일본 유수의 연구기관이 조사에 착수했다.
일본 코베 소재 이화학연구소(리켄)는 지난주 금요일 발표한 성명서에서, "리켄에 재직 중인 오보카타 하루코의 연구에서 이상이 발견되었다는 주장이 제기됨에 따라 조사를 진행 중"이라고 발표했다. 오보카타는 지난달 말 Nature에 기고한 두 편의 논문에서, 성숙한 마우스 세포를 단순한 스트레스(예: 산 노출, 세포막에 물리적 압력을 가함)에 노출시킴으로써 배아상태로 역분화시키는데 성공했다고 밝힌 바 있다(참고 1, 2). 그러나 몇몇 블로그에서 "오보카타의 논문에서 중복된 이미지가 사용되었다"는 주장을 제기하고, 곳곳에서 그녀의 연구결과를 재현하는 데 실패했다는 여론이 비등하자, 마침내 리켄이 진상조사에 나서게 된 것이다.
배아상태의 세포(cells in an embryonic state)는 다양한 종류의 체세포로 분화될 수 있기 때문에, 환자특이적 세포(patient-specific cells)를 만들 수 있는 이상적 원천으로 간주된다. 또한 그것은 질병의 발병과정 연구나 약효 검증을 위한 실험대상으로 사용될 수 있으며, 환자에게 이식하여 망가진 장기를 재생시키는 데도 활용될 수 있다. 성숙한 세포를 역분화시키는 간단하고 일관된 방법은 2006년 일본 교토대학의 야마나카 교수에 의해 최초로 제시되었다. 그는 4개의 유전자를 이용하여 성숙한 체세포를 iPS 세포(유도만능 줄기세포: induced pluripotent stem cells)라는 배아형태로 전환시킬 수 있음을 입증했다(참고 3). 그러나 유전자를 도입하는 방법은 세포의 충실성(fidelity)에 불확실성을 일으킨다는 문제점이 있었다. 그러던 참에 발표된 오보카타의 자극촉발만능세포는 그 단순성 때문에 많은 이들로 하여금 경외심을 품게 할 정도였지만, 이와 동시에 일각에서는 회의론이 제기되기도 했다.
회의론이 더욱 심화된 것은 지난주 PubPeer와 같은 블로그에서, "두 편의 Nature 논문과 2011년의 초기논문(참고 4)에 문제가 있는 것 같다"고 지적하는 글이 포스팅되면서부터였다(첨부그림 참조). 2011년의 논문은 성체조직이 보유하고 있는 줄기세포 잠재력(potential of stem cells)에 관한 것이었으며, 오보카타가 제일저자로 등재되어 있다. 이 논문에 첨부된 그림 하나를 유심히 살펴보면, 특정 줄기세포 마커의 존재를 나타내기 위해 그려진 작대기(bars)가 뒤집혀 있고, 이것이 다른 줄기세포 마커의 존재를 나타내는 데 사용된 것을 알 수 있다. 그런데 더욱 심각한 문제는, 이 그림 중 일부분이 다른 그림에서도 사용되었으며, 여기서는 또 다른 줄기세포 마커를 가리키기 위해 사용되었다는 것이다. 이 같은 `내용과 일치하지 않는 명백한 중복(apparent unrelated duplication)` 사례는 또 하나있다.
문제의 논문에 교신저자로 참가한 하버드 의대의 찰스 바칸티 교수(마취학)는 Nature와의 인터뷰에서, "나도 지난주에야 일부 도표가 뒤바뀐 것을 알았다"고 말하며, 이미 해당 저널과 접촉하여 논문 수정을 요청해 놓은 상태라고 밝혔다. "그것은 정직한 실수(honest mistake)로 데이터의 충실성에는 아무런 문제가 없으며, 논문의 결론을 포함한 기타 사항에도 전혀 영향을 미치지 않는다"고 그는 덧붙였다.
최근 Nature에 발표된 두 건의 논문에 대해서도 이미지와 관련된 문제가 제기되었다. (오보카타는 두 편 모두에 교신저자로 참여했으며, 바칸티는 두 편 모두에 공동저자, 한 편에 대해서는 교신저자로 참여했다). 즉, 첫 번째 논문의 첫 번째 그림 중 유전체분석 부문에 끼워넣기를 한 흔적이 있으며(참고 1), 두 번째 논문에서는 외견상 거의 동일해 보이는 태반 이미지가 상이한 도표에 중복 사용된 것으로 나타났다(참고 2).
두 논문에 모두 공동저자로 참여했으며 대부분의 태반 이미지를 책임진 것으로 알려진 테루히코 와카야마 교수(야마나시 대학교의 복제 전문가)는 "두 개의 태반 이미지가 유사하게 보이겠지만, 그건 단순한 혼동일 뿐"이라고 말했다. "나는 논문 원고가 작성되는 동안 리켄을 떠나 있었으며, 백여 개의 이미지를 오보카타에게 보냈는데, 아마도 논문에 게재할 이미지를 고르는 과정에서 혼동이 일어났던 것 같다. 혹시 문제가 있었는지 조사해 보겠다"고 그는 해명했다.
"오보카타의 최근 연구결과를 재현하기가 힘들다"는 보고가 빗발치면서, 문제는 더욱 악화되었다. Nature의 설문지에 응답한 10명의 저명한 줄기세포 과학자들 중에서, 연구결과를 재현하는 데 성공한 사람은 한 명도 없었다. 해당 분야의 과학자들이 운영하는 블로그에는 8건의 실패사례가 포스팅되었다. (단, 그들이 사용한 세포의 종류는 오보카타가 사용한 것과 달랐다.)
하지만 일부 과학자들은 아직 공식적인 문제를 제기하지 않고 있다. 베이징 동물학연구소의 복제전문가인 키 조우 박사는 "대부분의 마우스들이 산(酸)에 노출된 후 사망했다. 실험 시스템을 설계하기가 매우 까다로운 것 같다. 한 실험실에서는 쉬운 실험이 다른 연구실에서는 어려울 수 있다. 나의 실험실에서 연구결과가 재현되지 않았다고 하여, 다른 연구자의 연구결과에 의문을 제기하고 싶지는 않다"고 그는 말했다. 이스라엘 와이즈만 과학연구소의 제이콥 한나 박사(줄기세포 생물학)는 "새로운 연구결과를 성급히 단죄해서는 안 되겠지만, 매우 의심스럽고 우려스러운 것은 사실"이라고 말하며, 향후 2개월 동안 실험을 계속해 볼 생각이라고 밝혔다.
어쩌면 모든 문제는 연구의 프로토콜이 복잡하기 때문에 벌어졌을지도 모른다. 사실 와카야마 교수조차도 결과를 재현하는데 어려움을 겪었다고 한다. 그는 논문이 발표되기 전에 별도로, 자신의 실험실에서 대학원생들과 실험결과를 재현하는 데 성공했지만, 오보카타의 자세한 설명을 들어야 했다는 후문이다. 그러나 야마나시 대학교로 적을 옮긴 후, 와카야마 교수는 실험결과 재현에 성공하지 못했다. "얼핏 보면 그저 산을 첨가하기만 하면 될 것 같지만, 그렇게 간단한 문제가 아니다"라고 그는 말했다.
"그녀의 실험결과를 독자적으로 재현했다는 사실 하나만으로도 자극촉발만능세포가 가능하다고 확신하는데 충분하다. 오보카타가 만든 세포는 태반으로 분화할 수 있는 것으로 알려진 유일한 세포다. 바꿔치기 가능성은 전혀 없다. 나는 내 손으로 자극촉발만능세포를 직접 만들어 봤으므로, 그녀의 연구결과가 진실이라고 믿는다"고 와카야마 교수는 강조했다.
많은 과학자들은 프로토콜에 관한 상세한 자료를 얻기 위해 저자들과 접촉했지만, 아무런 답변도 얻지 못했다. 베이징 대학교의 홍퀴 덩 교수(줄기세포 생물학)는 "조만간 자세한 프로토콜을 책자로 발간할 계획"이라는 답변에 만족해야 했다. 바칸티 교수는 "실험결과 재현에는 아무런 문제가 없으며, 실험결과 차이로 인한 불필요한 혼동의 소지를 없애기 위해 곧 프로토콜을 발표하도록 하겠다"고 말했다. 오보카타는 Nature 취재진의 문의에 응답하지 않았다. Nature의 대변인은 "우리는 그 사건에 주목하고 있으며, 자체적인 조사를 진행하고 있다"고 말했다.
※ 참고문헌
1. Obokata, H. et al. Nature 505, 641?647 (2014).
2. Obokata, H. et al. Nature 505, 676?680 (2014).
3. Takahashi, K. & Yamanaka, S. Cell 126, 663?676 (2006).
4. Obokata, H. et al. Tissue Eng. Part A 17, 607?15 (2011).
출처 : http://www.nature.com/news/acid-bath-stem-cell-study-under-investigation-1.14738 / KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-02-19
조작, 만능세포