해외언론동향
해외언론동향 내용 담당 :생명윤리안전정책연구팀 : 02-737-8452,
게재 일자 : 2019-07-12 
키워드 : 배아 세포, 배조직, 배아줄기세포, 신호 전달, 신호 센터, 모르포겐, morphogen, 형태발생, 장배형성, 미세유체역학 칩, 체외 모델, in vitro model, 성체조직, 장기공학, 생체공학, 윤리, 스위스 

배아 세포나 배조직이 과학에 등장할 때마다 논쟁과 윤리적인 논의가 이어질 것임에 틀림없음. 그러나 적절한 체외 모델을 가진다면 인간 생물학의 다양한 측면을 보다 정확하게 연구할 수 있게 할 뿐만 아니라, 많은 윤리적 우려를 완화할 수 있을 것임. 그러나 성체 조직의 발전은 있어왔으나, 인간 배아의 초기 발달 과정을 모델링할 때는 상황이 복잡해짐. 그렇지만 현재 스위스 로잔 공과대(EPFL) 생물공학 연구소의 과학자들은 배아줄기세포에서 시작하여 체외에서 배아가 형성되는 양상을 시뮬레이션 해옴. 새로운 연구 결과는 최근 Nature Methods인간의 다능성 줄기 세포에 대한 공간적으로 제어된 패턴화를 위한 조작된 신호 전달 중심이라는 제목의 논문으로 발표됨.

 

유기체 외부의 조직을 확실하게 구축하는 데 있어 곤란한 문제는 일반적으로 적절한 형태의 시간과 양으로 배양된 세포에 모르포겐(morphogen)이라는 핵심 신호 분자를 생기게 하는 방법이다.”라고 그 연구의 수석 연구자이자 그의 연구 그룹이 그 연구를 이끌었던 EPFL 교수인 마티아스 뤼톨프(Matthias Lütolf) 박사가 설명함. “줄기 세포 집합체를 모르포겐의 단일 농도에 노출시키는 것만으로도 세포는 중요한 명령을 받지 않아 통제되지 않은 형태 발생(morphogenesis)으로 끝난다.”

 

그럼에도 불구하고 배아 발달에서 줄기 세포는 소위 신호 센터(signaling centers)”로부터 매우 역동적인 범위의 모르포겐 농도를 받음. 줄기 세포에 어떤 유형의 특화된 세포와 조직이 되는지를 알려주는 것은 이 모르포겐의 증감률임. 이것을 연구하기 위해 연구팀은 배양된 인간 배아 줄기 세포를 모르포겐의 증감률에 노출시키는 방법을 개발했음. 그것은 세포가 다른 세포 유형과 조직으로 변화되기 시작하는 배아 발달의 초기 단계인 장배형성의 실제 조건을 모방한 것임.

 

새롭게 고안된 방법은 미세유체역학 장치에서 줄기 세포를 성장시키는 것을 포함하는데, 그것은 소량의 유체에 대한 정확한 통제를 가능하게 하는 소형 채널을 가진 칩임. 연구진은 미세유체역학 칩으로 배양실에서 줄기세포를 키웠고, 그것을 주의깊게 통제된 다양한 모르포겐 농도로 노출시킬 수 있었음.

 

놀랍게도, 그 세포는 그들이 신체에서 그랬을 것과 같이 노출된 농도에 맞춰서 다른 세포 유형의 영역으로 발달하고 조직화되었음. 사실 과학자들은 실험실에서 보다 잘 통제된 방식으로 특정 인간 조직을 성장시키는 상황을 조성하여, 장배형성 양상을 성공적으로 모방할 수 있었다고 보고함.

 

뤼톨프 그룹의 과학자이자 수석 연구 조사자인 안드레아 맨프린(Andrea Manfrin) 박사는 우리는 인공 신호 센터를 설계하여 체외에서 줄기 세포 집단의 자가 조직을 원하는 결과물로 몰고 갈 수 있는 것이 가능할 것이라고 가정했다고 설명함. “이는 조직과 장기 공학에 대해 명확한 이점을 가진다.”

 

이들 이점에는 약물 검사 및 재생 의학을 위한 새로운 수단이 포함됨. 신기술은 또한 과학자들이 장배형성과 같은 발생 생물학과 관련된 과정을 연구하여 일부 연구 분야에서 동물 실험에 대한 대안을 제공할 수 있도록 도와줄 수 있음.

 

우리의 장기 목표 중 하나는 이식용 장기를 만드는 것이라고 뤼톨프는 결론내림. 그는 환자-유래 세포로부터 소형화된 장기(organoids)를 생성시키기 위해 이미 로잔 대학 병원과 다른 곳의 그룹들과 협력하고 있음. “우리는 여전히 배양접시에서 기능성 장기를 성장시키지는 못했지만, 줄기 세포 생물학과 생체공학의 최근의 진전으로 현실이 될 수 있다고 낙관하고 있다. 핵심은 세포 자체가 배아에서 조직과 장기를 어떻게 구축하는지를 더 잘 이해하는 것이다.”

 

기사 및 사진 출처: https://www.genengnews.com/news/scientists-develop-embryonic-tissue-chip/

저널 : https://www.nature.com/articles/s41592-019-0455-2.epdf?referrer_access_token=m_4SHPN-gS4C9piKLLUGW9RgN0jAjWel9jnR3ZoTv0MFxfsYUT3gPjpVxmj6ivXVDVRE7Nak56xvaxcJ6zj6atNyhMrk9aGXRFATL_UY5rp_AXIyJlHl4-OZ3LiNN9tky2jYgiWEf-yD3wCvY9mGD-au5q1ibpNPhnWefcYHSkRRCbSpHdynvE_tivqv5iV-Mu_mrfg9HRD4K108GcCkdXcLi109Ab0KgbQt1cXH56BS_GCfT19iuBEbKwUy-xWtEububrH4PgMA32ANePyX2w%3D%3D&tracking_referrer=www.genengnews.com

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