[학계주요topic] 해외연구동향 2023년 6월
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- 1. 논문제목: A tissue injury sensing and repair pathway distinct from host pathogen defense
- 저자 및 저널 이름(발간월일) Siqi Liu et al., Cell (2023.05.11)
- DOI: 10.1016/j.cell.2023.03.031
- 장기 수준의 회복을 조정하기 위해 숙주가 부상을 감지하는 방법은 아직 명확하지 않습니다. Siqi Liu 등은 상처로 인한 저산소증이 병원체 감지 또는 적응 면역과 무관하게 인터페론 IL-24와 전사인자 STAT3를 통해 자가신호전달을 유발하여 재상피화 및 치유를 유도한다는 사실을 보여주었습니다. IL-24는 상처 부위 근처의 표피 줄기 세포(Epithelial Stem Cell)에서 손상 후 24시간, 재상피화 중인 조직의 EpSC에서 3일째에 특이적으로 유도됩니다. 이러한 유도는 무균 마우스, Myd88-/-;Trif-/- 또는 Rag2-/-;Il2rg-/ 마우스에서 관찰되며, 이는 미생물, 병원체 유도 신호 또는 적응 면역 세포와 무관하다는 것을 나타냅니다. Il24-/- 또는 IL-24가 특이적으로 작용하는 수용체가 결여된 Il20rb-/- 마우스에서 상피 재생에 필수적인 EpSC관련 STAT3 활성화가 감소하고, 혈관 증식과 제1형 콜라겐 침착이 부족한 얇은 재상피화와 혈관 신생과 세포 찌꺼기 청소에 필요한 ARG1+ 및 MHC-II 대식세포의 이동 패턴이 결함되어 있습니다. 저산소증에 의해 유도된 전사인자 HIF1α는 상처 입은 상피에서 유도되며, 표피에서 이 전사인자의 결실과 STAT3의 결실은 IL24 mRNA의 감소를 초래하는데, 이는 저산소증과 STAT3 활성화가 피부 회복을 위해 EpSC에서 자가신호 IL-24 신호 경로를 조절한다는 것을 나타냅니다.
- 2. 논문제목: Smooth muscle contributes to the development and function of a layered intestinal stem cell niche
- 저자 및 저널 이름(발간월일) Neil McCarthy et al., Developmental Cell (2023.05.15)
- DOI: 10.1016/j.devcel.2023.02.012
- 포유류의 장 상피는 장 조직에 존재하는 장 줄기세포 (Intestinal Stem Cell)의 분화에 의해 지속적으로 재생 및 복구되며, 이 세포는 Wnt관련 R-Spondin과 BMP를 포함한 주변 조직의 신호에 의해 제어됩니다. 미세환경을 둘러싸고 있는 다양한 세포 유형의 형성과 유지에 어떻게 기여하는지는 아직 불분명합니다. 저자들은 서로 다른 평활근 세포 집단이 출생 후 발달 과정에서 틈새 형성 및 확장에 어떻게 기여하는지 설명하고 있습니다.
저자들은 어린 마우스에서 중간엽 세포의 위치 및 발현 패턴을 추적하여 장 상피하 근 섬유아세포(ISEMF)가 BMP의 공급원이며, 이로 인해 미세환경의 성장을 제한하고 분화를 촉진한다는 사실을 발견했습니다. 따라서 출생 직후의 결정적인 시기에 ISC가 확장될 수 있도록 ISEMF가 발달하는 미세환경에 대한 근접성을 제어합니다. 출생 후 첫 2주 동안은 주로 융모 꼭대기에 위치하다가 이후 미세환경 크기를 조절하기 위해 융모의 아래 부위에 농도가 증가합니다.
출생 후 생쥐의 단일 세포 RNA 시퀀싱을 통해 출생 후 첫 몇 주 동안 미세환경 확장을 촉진하기 위해 R-spondin과 다양한 BMP 억제제를 발현하는 평활근 세포 집단을 밝혀냈습니다. 이러한 층에는 근근층(muscularis propria)과 점막층(muscularis mucosae)이 포함되며, 이러한 세포 집단을 부분적으로 제거하면 BMP 신호가 차단되지 않는 현상을 발견할 수 있었습니다.
특히, 이러한 평활근 세포는 인간 태아의 장 조직에서 보존되지만, 이러한 ISC 지원 평활근 집단의 분자적 특징은 생쥐와 인간 간에 미묘하게 다릅니다. 평활근 세포의 기원을 추적한 결과 기질 전구세포에서 출생 후 형성된 것으로 나타났으며, 성인 조직을 분석한 결과 점막 세포는 성인 ISC 틈새를 보호하기 위해 ISC 영양 인자의 발현을 유지하는 것으로 나타났습니다. - 3. 논문제목: Deriving Schwann cells from hPSCs enables disease modeling and drug discovery for diabetic peripheral neuropathy
- 저자 및 저널 이름(발간월일) Homa Majd et al., Cell Stem Cell (2023.05.04)
- DOI: 10.1016/j.stem.2023.04.006
- 슈반 세포 (신경 섬유초 세포)는 말초 신경계의 중요한 구성 요소로 말초 신경의 발달, 유지 및 재생에 중요한 역할을 합니다. 이 세포는 말초 신경계에서 운동 및 감각 뉴런의 축삭돌기를 수초화하여 효율적인 신호 전달을 촉진하는 전기 절연을 담당합니다. 또한 슈반 세포는 축삭 유도, 영양소 지원 및 말초신경계의 면역 반응 조절을 지원합니다.
그러나 슈반 세포는 다양한 질환에서 영향을 받아 말초 신경 병증을 유발할 수 있으며, 말초 신경 병증은 말초 신경계에 영향을 미치는 질환의 한 종류입니다. 말초 신경 병증은 주요 손상 부위에 따라 탈수초성 또는 축삭성 신경 병증으로 분류할 수 있습니다. 탈수초성 신경병증에서는 수초가 손상되어 신경 자극이 느려지거나 차단되고, 축삭성 신경병증에서는 축삭이 손상되어 신경 기능이 상실됩니다.
가장 흔한 슈반 세포 기반 말초 신경병증 중 하나는 당뇨병 환자의 최대 50%에 영향을 미치는 당뇨병성 말초 신경병증입니다. 당뇨병성 말초 신경병증은 고혈당으로 인한 신경 손상으로 신경을 공급하는 혈관이 손상되거나 슈반 세포가 직접 손상되는 것이 특징입니다. 당뇨병성 말초 신경병증은 일반적으로 발의 감각 상실로 나타나며, 손과 다른 신체 부위로까지 진행될 수 있습니다. 당뇨병성 말초 신경병증은 또한 감염된 부위에 통증, 쇠약 및 근육 소모를 유발할 수 있습니다. 당뇨병성 말초 신경병증의 치료는 종종 개별화되며 치료법 선택은 증상의 심각성, 환자의 병력 및 기타 요인에 따라 달라집니다. 현재 대부분의 치료법은 혈당 조절을 잘 유지하고 진통제, 항우울제, 항경련제를 사용하여 증상을 관리하는 것입니다.
저자들은 슈반 세포 발달, 생리학 및 당뇨병성 말초 신경병증을 연구하는 데 사용할 수 있는 인간 만능 줄기세포 (hPSC)에서 생체와 동등한 슈반 세포를 유도하는 접근법을 개발했습니다. 이러한 hPSC 유래 슈반 세포는 원발성 슈반 세포의 분자적 특징을 가지고 있으며 시험관 및 생체 내 환경 모두에서 골수화가 가능합니다. 중요한 점은 저자들이 성인 인간 슈반 세포의 단일 세포 전사체 데이터세트를 기준으로 사용하여 시험관 내 hPSC 유래 슈반 세포의 정체성을 검증했다는 점입니다. 또한 배양된 성숙한 hPSC 유래 슈반 세포가 성인 슈반 세포의 유전자 발현 패턴과 일치한다는 사실을 발견했습니다. 이러한 검증을 통해 최근에 개발된 몇 가지 다른 체외 생성 슈반 세포 모델과 일치하는 수준으로 프로토콜에 대한 신뢰성을 보여주었습니다.