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쥐의 만능줄기세포에서 개발된 기능성 정자

과학기술발전

등록일  2021.09.17

조회수  77

  쥐의 만능줄기세포에서 개발된 기능성 정자

 

일본 연구자들이 쥐의 만능배아줄기세포에서 생식 가능한 자손으로 발달하는 기능성 정자를 만들어내는 데 성공했다고 밝혔다.

 

이들은 원시생식세포와 같은 세포에서 발생하는 것으로 알려진 정자 형성 과정(spermatogenesis, 감수분열에 의하여 정자가 형성되는 과정)을 거쳐 생존 및 생식이 가능한 정자로의 뚜렷한 발달 단계를 재현하였다. 일본 교토에 있는 ASHBi (Institute for the Advanced Study of Human Biology) 연구소의 연구자들은 이전의 연구가 시험관 내에서 정자 형성을 완전히 재현하지 못하였었기 때문에, 시험관 수정을 위한 돌파구로서 이번 모델에서는 체외(시험관) 및 체내에서 입증했다고 밝혔다. 올해 초 쥐의 줄기세포로 시험관 내에서 쥐 난자세포를 개발했었다.

 

이것은 시험관에서 쥐의 만능줄기세포로 기능성 정자(functional sperm)를 재구성한 첫 연구이다. 이것은 남성 생식세포 분화에 대한 새로운 가능성을 열어준다.’ 라고 ASHBi 연구소 책임자인 Mitinori Sitou는 말했다.

 

감수 분열을 통해 다른 세포의 염색체 절반만 갖는 생식세포(gamete)를 형성하기 위해 거쳐야 할 복잡한 분화 과정 때문에 유도만능줄기세포로 생식세포를 생성하는 것은 매우 어려운 일이다.

 

신뢰할 수 있는 프로세스를 만들기 위해 연구자들은 고환에서 발생하는 세 가지 필수 단계를 모방하려고 시도했다. 먼저 줄기세포는 원시생식세포로 분화되고, 그 다음 정자 줄기세포, 마지막으로 정자로 분화된다. 실험실에서 복제해야 하는 주요 과제는 이 프로세스의 두 번째 단계이다.

 

이 연구는 원시생식세포와 같은 세포를 형성하도록 유도된 쥐의 배아줄기세포를 사용했다. 1만 개의 세포를 8가지 다른 조건에서 검사하였다. 정자 줄기세포를 만들기에 가장 좋은 조건을 찾기 위해 핵심 유전자의 발현과 세포 활동 마커를 조사했다.

 

그 후 정자 형성 과정(spermatogenesis)을 재현하기 위해 생체 내 고환 이식과 시험관 내 고환 이식 배양에서 이러한 최적의 조건을 사용했다. 생성된 정자는 꼬리가 없었지만 정자 주입을 사용하여 난자를 수정하고, 생존 가능하고 생식 가능한 배아를 만들 수 있었다.

 

다만 높은 수준의 메틸화(methylation)*로 인한 후생유전학적(Epigenetic)** 차이가 이러한 방법을 사용하여 생성된 정자에서 관찰되었으며, 연구자들은 이러한 차이가 생성된 자손에게 미치는 영향에 대해서는 추가 연구가 필요하다고 학술지 Cell Stem Cell를 통해 발표했다.

*메틸화: DNA의 메틸화는 유전자 형질 발현을 조절하는 화학적 변형 중 하나

**후생유전학: 유전자의 염기서열이 바뀌지 않아도 염색질 구조의 변화를 일으켜 다음 세대로 전달될 수 있는 유전이 가능한 형질이나 표현형에 대해 설명할 때 사용되는 개념

 

기사: https://www.bionews.org.uk/page_159026

관련 논문 및 사진:

https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(16)00018-7?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS1934590916000187%3Fshowall%3Dtrue

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