줄기세포정보 및 정책

줄기세포 R&D 동향

[학계주요topic] 해외연구동향 2021년 12월

한국줄기세포학회

view : 2245

Document Document

Multilayer omics analysis reveals a non-classical retinoic acid signaling axis that regulates hematopoietic stem cell identity Schönberger, Katharina, et al. Cell stem cell (2021).
Hematopoietic stem cell은 줄기세포능을 유지하기 위해 복잡한 조절을 필요로 한다. 본 논문은 Epigenome, Transcriptome, Metabolome을 아우르는 multi-OMICS 방법을 이용하여 Hematopoietic stem cell의 기능 조절에 retinoic acid signaling이 중요한 역할을 한다는 것을 밝혀내었다. 이 논문은 multi-OMICS를 이용하여 줄기세포의 복잡한 기능을 해명하는데 방법론을 제시하고 있으며, 특히 Metabolomics 분석을 다른 OMICS 분석과 결합한 예시는 드물어 좋은 참고가 될 것이다.
Human microglia states are conserved across experimental models and regulate neural stem cell responses in chimeric organoids Popova, Galina, et al. Cell Stem Cell (2021).
Microglia는 뇌에서 면역세포의 역할을 담당하면서 Brain development에도 관여한다고 알려져 있다. 하지만 현재 brain organoid에서는 이 microglia에 대한 요소가 부족하여 실제 뇌와 비슷한 환경이라 하기 어려웠다. 이 논문은 cerebral organoid에 human microglia를 이식하는 방법으로 chimeric organoid 모델을 구성하였으며, 그 결과를 분석하여 microglia를 이식한 organoid에서 신경세포의 네트워크 활동이 활발해짐을 보였다. 이러한 세포의 추가적 이식을 통해 organoid 모델을 구성하는 방법은 다른 장기 분야에도 응용될 수 있을 것으로 보인다.
SARS-CoV-2 infection and replication in human gastric organoids Giobbe, Giovanni Giuseppe, et al Nature communications (2021).
최근 연구에 따르면 SARS-CoV-2는 위장관에서도 복제되는 사례가 보고되고 있으며, 이러한 경우 COVID-19의 발병 기간을 연장시킨다. 그러나 아직 SARS-CoV-2의 위장관 감염 모델 시스템이 부재하여 이에 관련된 연구가 부진하였다. 이 논문은 gastric organoid를 이용하여 SARS-CoV-2를 연구한 사례이며, COVID-19로 인해 바이러스에 대한 관심이 높아진 현 연구계에서 organoid 모델의 역할을 보여주는 논문이다.
Cell size is a determinant of stem cell potential during aging Lengefeld, Jette, et al. ScienceAdvances (2020).
세포가 노화될수록 사이즈가 커지는 현상은 잘 알려져 있었으나, 작은 사이즈의 줄기세포가 줄기세포의 기능에 어떠한 역할을 하는지는 밝혀진 바 없었다. 이 논문은 Hematopoietic stem cell에서 사이즈의 변화가 Hematopoietic stem cell의 기능을 어떤 식으로 변화시키는지를 보이고, 이를 이용해 줄기세포의 기능저하를 막는 방법에 대한 연구를 보여주고 있다. 본 연구는 줄기세포의 노화 연구에 중요한 단초를 제공한다.
Obesity accelerates hair thinning by stem cell-centric converging mechanisms Morinaga, Hironobu, et al. Nature (2021)
비만은 신체에 여러 영향을 끼친다 알려져 있지만, 줄기세포 기능에 끼치는 영향에 대해서는 알려진 바가 많이 없다. 본 논문은 비만으로부터 유발된 스트레스가 hair follicle stem cell을 표적으로 하여 기능을 악화시킨다는 것을 보였다. 비만과 hair follicle stem cell, 그리고 탈모 사이의 상관관계를 보였으며, 더 나아가 비만으로부터 발생한 염증성 신호가 장기의 재생을 억제하고 장기의 소형화를 유발해 기능부전을 일으킬 수 있음을 시사한다

Developmet & Differentiation
관련뉴스 : Nature, A peek into the black box of human embryology, 2021.11.17
관련논문 : Single-cell transcriptomic characterization of a gastrulating human embryo

저자 및 저널 이름(발간월일), DOI :
Richard C. V. Tyser, Elmir Mahammadov, Shota Nakanoh, Ludovic Vallier, Antonio Scialdone & Shankar Srinivas Nature volume 600, page 285-289, 2021.11.17.
초기 배아 발달의 중요한 단계인 낭배 형성과 관련된 분자 메커니즘은 대부분 파악하기 어려워 블랙박스로 남아 있다. 최근 단일세포 RNA 시퀀싱을 통해 유전자 발현을 프로파일링함으로써 인간 배아 발달 과정을 밝혀내고 있다. Tyser 등은 기증자(임신 중절)의 사전동의를 통해 수정 후 16~19일 사이의 배아를 대상으로 유전자 발현 프로파일 분석을 수행하였다. 이를 통해 몇 가지 흥미로운 결과를 확보하였는데 그 중에 하나는 양막 외배엽(amniotic ectoderm)과 배아 외배엽(embryonic ectoderm)의 세포는 매우 유사한 유전자 발현 프로필을 보였고, 외배엽은 바로 위에 있는 양막과 접한 것으로 분석되었다. 이는 마우스 배아와 다른 구조, 양상을 보이는 것으로 인간 양막 외배엽과 배아 외배엽 사이의 밀접한 관계에 대해서는 보다 자세한 추가 연구가 필요하다고 저자들은 설명하고 있다. 더불어 인간 배아 발달 및 낭배 형성을 모방하는 여러 체외 모델이 등장하고 있어 이러한 모델은 인간 발달에 대한 새로운 통찰력을 제공할 것으로 전망된다.
Outlook
관련자료 : Nature Outlook, Stem cells, 2021.9.29.
줄기세포는 부상이나 질병으로 손상된 모든 조직, 기관을 재생하는 열쇠가 될 수 있다고 오랫동안 생각되어 왔고, 이런 줄기세포의 잠재력과 가능성에 대해서 최근 Nature에서 전망자료 모음을 발표하였다. 특히, 파킨슨병 증상 완화, 시력 회복, 척수 손상에 대한 줄기세포 치료기술 개발을 주목하고 있다. 줄기세포는 또한 강력한 연구 도구가 될 수 있는데 인간 배아 유사체를 배양할 수 있어 인간 발달에 대한 연구가 빠르게 진척될 수 있을 것으로 예상하고 있다. 그리고 줄기세포 기술을 활용하여 하나 이상의 세포 유형이 포함된 키메라 생성 뿐 아니라 멸종된 동물을 다시 복원할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 그러나 위와 같은 잠재력과 가능성이 실현되기 위해서는 현장에서 해결해야 할 문제가 있는데 상업적 규모로 줄기세포 치료제를 제조하는 것이 그 중 하나의 과제이다. 그리고 이식 가능한 장기를 생산하기 위해서는 인간-동물 키메라에 대한 윤리적인 논의와 검토가 필수적으로 이루어져야 할 부분이다.
줄기세포 전망자료 모음 목차 및 주요 내용
도입 재생의학의 빌딩블록으로 줄기세포의 광대한 가능성이 현실화되고 있다.
연구 하이라이트 초기 심장의 자기조직화 모델, 죽은 세포가 치료 효과 보여 등
파킨슨병에서 줄기세포의 잠재력과 가능성 손상된 뉴런을 대체하고 정상적인 움직임을 회복시키는 치료법이 임상 시험에 진입
줄기세포와 척수손상 절단된 뉴런을 연결하는 줄기세포 치료법이 어려운 이유
인간 배아 연구의 새로운 방향 체외에서 인간 배아를 배양하는 기술이 빠르게 발전하면서, 연구 가이드라인 변경과 윤리적인 대응 필요
줄기세포가 멸종 위기 동물을 구할 수 있는 이유 생물학자 Jeanne Loring은 자신의 연구가 멸종 위기에 처한 북부 흰 코뿔소를 구할 수 있었던 방법을 설명
스타트업들은 대량생산 문제 해결을 위해 노력 임상시험에 필요한 양의 줄기세포 치료제 제조를 위해 상업용 방비 등 도구와 노하우를 구축 중
어셈블로이드 (assembloid)의 부상 여러 세포 유형을 통합하는 생물학적 조직의 3D 모델은 인간 발달과 질병을 이해하기 위한 최신 도구로 부상
줄기세포로 실명 회복 재생의학으로 녹내장, 황반변성 및 손상된 각막이 있는 사람들의 시력을 회복하는 데 도움
오래된 세포를 위한 새로운 세포 만능 줄기세포의 새로운 발전은 전 세계 수백만 병의 사람들에게 영향을 미치는 3가지 질병(심혈관질환, 파킨슨병, 황반변성)의 치료에 도움

Ethics & Policy
관련뉴스 : Nature, What's next for lab-grown human embryos, 2021.8.31
관련논문 : Translating Embryogenesis to Generate Organoids: Novel Approaches to
Personalized Medicine

저자 및 저널 이름(발간월일), DOI :
Sounak Sahu, Shyam K. Sharan
iScience volume 23, 2021.9.25., https://doi.org/10.1016/j.isci.2020.101485
국제줄기세포학회(ISSCR)는 지난 5월 과학기술 발전에 맞추어 ‘14일 규칙(14-day rule)’을 완화하기로 하는 등의 새로운 가이드라인을 제시하였다. 현재 13일 이상 인간 배아를 체외에서 배양할 수 있는 기술을 확보한 연구팀은 극소수에 불과하지만, 관련된 과학과 기술은 빠르게 발전하고 있다. 한편에서는 윤리적 문제를 극복하기위해 실제 배아가 아닌 줄기세포의 3D 혼합물에서 모형 배아를 만들어 포유동물의 배아형성 과정을 볼 수 있는 방법을 제시하였다. 14일 규칙 완화 움직임과 관련하여 인간배아 체외배양(13일 이상) 기술을 보유한 소수의 연구그룹은 치열한 경쟁을 벌일 것으로 보이며 일부 국가에서는 연구가 진행되기 위해 관련 규제 변경도 고려할 것으로 예측된다. 이와 동시에 인간배아 사용에 대한 윤리적 문제를 극복하는 대안으로 인간의 발달을 연구할 수 있는 인간 배아 유사체 및 오가노이드 모델 개발이 활발해질 것으로 전망된다.
Clinical trial & Therapy
관련뉴스 : New York Times, A Cure for Type 1 Diabetes? For One Man, It Seems to Have Worke., 2021.11.27
미국의 64세 남성이 줄기세포를 이용하여 제1형 당뇨병을 완치한 최초의 성공 사례로서 기대를 받고 있다. 지난 6월 버텍스제약(Vertex Pharmaceuticals)의 임상시험 일환으로 배아줄기세포 유래 인슐린 생성 세포를 주입받았고, 비록 면역체계를 억제하는 약을 먹어야 하지만, 현재 인슐린과 혈당 수치가 잘 조절되는 것으로 확인하였다. 이 연구는 아직 동료들의 검토를 거치지 않았고, 그 결과가 더 많은 환자에게서 재현될지 혹은 예상치 못한 부작용이 있을지는 두고 봐야 한다. 하지만 이번 임상시험 결과는 놀라운 결과라고 전문가들은 이야기하고 있으며, 제1형 당뇨병으로 고통받는 150만 미국인에게 새로운 치료법으로서 가능성을 주목받고 있다.
Ethics & Policy
관련자료 : Nature Biotechnology, The CRISPR children, 2021.11.24
미국의 64세 남성이 줄기세포를 이용하여 제1형 당뇨병을 완치한 최초의 성공 사례로서 기대를 받고 있다. 지난 6월 버텍스제약(Vertex Pharmaceuticals)의 임상시험 일환으로 배아줄기세포 유래 인슐린 생성 세포를 주입받았고, 비록 면역체계를 억제하는 약을 먹어야 하지만, 현재 인슐린과 혈당 수치가 잘 조절되는 것으로 확인하였다. 이 연구는 아직 동료들의 검토를 거치지 않았고, 그 결과가 더 많은 환자에게서 재현될지 혹은 예상치 못한 부작용이 있을지는 두고 봐야 한다. 하지만 이번 임상시험 결과는 놀라운 결과라고 전문가들은 이야기하고 있으며, 제1형 당뇨병으로 고통받는 150만 미국인에게 새로운 치료법으로서 가능성을 주목받고 있다.

먼저 비밀번호를 입력하여 주세요.

창닫기확인