[국내연구자 연구] 국내연구동향 2024년 3월
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- 1. 논문제목: Development of pluripotent stem cell-derived epidermal organoids that generate effective extracellular vesicles in skin regeneration
- 저자 및 저널 이름(발간월일) Sojung Kwak et al., Biomaterials (2024.02.23)
- DOI: 10.1016/j.biomaterials.2024.122522
- 표피 구조물과 같은 세포성 피부 대체물은 상처 치유 및 피부 재생 등 다양한 용도로 개발되고 있습니다. 이러한 세포 모델은 대부분 2차원(2D) 상태의 각질세포나 섬유아세포와 같은 일차 세포에서 유래한 것으로, 생체 내 표피 표현형과 생리에 대한 통찰력을 제공하기 위해서는 3차원(3D) 배양 오가노이드의 추가 개발이 필요한 상황입니다. 저자들은 새로운 표피 구조체로서 유도만능줄기세포(iPSC)로부터 생성된 표피 오가노이드(EpiO)의 개발과 치료에 활용될 수 있는 세포외소포(EV)에서 회수된 분비 생체 분자의 원천으로서 그 응용에 대해 보고하고 있습니다. 분화된 iPSC 유래 표피 오가노이드(iEpiO)는 생체 내 표피와 유사한 분자 및 기능적 특징을 유지하면서 여러 오가노이드 통로를 통해 쉽게 배양 및 확장할 수 있습니다. 이러한 성숙한 iEpiO는 표피 줄기세포 집단을 포함하고 있으며 모낭 줄기세포와 같은 다른 피부 구획 계통으로 추가 분화할 수 있는 능력을 유지합니다. 표피 구조를 면밀히 요약함으로써 iEpiO는 세포 과정과 치료 반응에 영향을 미치는 보다 관련성 높은 미세 환경을 제공할 것으로 기대됩니다. 실제로 iEpiO는 증식, 이동, 분화 및 혈관 신생과 같은 세포 과정을 조절하는 것으로 예측되는 높은 수준의 혈관 신생 성장 인자 VEGF와 miRNA를 포함하는 고성능 EV를 생성할 수 있습니다. 이러한 EV는 표적 세포의 증식, 이동 및 혈관 형성에 기여하여 생체 내 상처 치유를 위한 유망한 치료 도구를 제공합니다. 전반적으로 오가노이드 기반 접근법으로서 새로 개발된 iEpiOs 전략은 기초 및 중개 피부 연구를 위한 강력한 모델을 제공하며, 향후 iEpiOs 분비 EV를 이용한 치료 응용 분야로 이어질 수 있습니다.
- 2. 논문제목: Chemically-defined and scalable culture system for intestinal stem cells derived from human intestinal organoids
- 저자 및 저널 이름(발간월일) Ohman Kwon et al. Nature Communications (2024.01.27)
- DOI: 10.1038/s41467-024-45103-7
- 3차원 인간 장 오가노이드(hIO)는 생물학 및 생의학 연구를 위한 플랫폼으로 널리 사용되고 있습니다. 하지만 재현성과 대규모 확장에 대한 어려움으로 인해 활용도가 제한적입니다. 본 연구에서는 인간 만능 줄기세포에서 유래한 인간 장 오가노이드(hIO) 내에서 ISC 집단의 선택적 농축을 통해 먹이가 없고 완전히 정의된 조건에서 확장된 인간 장 줄기세포(ISC) 배양 방법(ISC3D-hIO)을 확립합니다. 최소한의 배지에서 공기-액체 계면 배양과 결합된 ISC3D-hIO의 고유한 자기 조직화 특성은 세포 다양성, 융모 유사 구조 및 장벽 무결성을 갖춘 장 상피로 분화하도록 유도합니다. 특히, ISC3D-hIO는 장 질환에 대한 유전자 편집 및 이식을 위한 ISC 생물학 연구에 이상적인 세포 소스입니다. 저자들은 중증 급성 호흡기 증후군 코로나바이러스 2 바이러스 감염을 연구하기 위한 모델 시스템으로 ISC3D-hIO에서 분화된 장 상피를 시연합니다. ISC3D-hIO 배양 기술은 재생 의학 및 질병 모델링에 사용할 수 있는 생물학적 도구를 제공합니다.
- 3. 논문제목: Role of UPF1-LIN28A interaction during early differentiation of pluripotent stem cells
- 저자 및 저널 이름(발간월일) Seungwon Jung et al., Nature Communications (2024.01.02)
- DOI: 10.1038/s41467-023-44600-5
- UPF1과 LIN28A는 전사 후 조절과 줄기세포 분화에 관여하는 RNA 결합 단백질입니다. UPF1과 LIN28A에 대한 대부분의 연구는 각각 분화된 세포와 줄기세포 분화의 분자 메커니즘에 초점이 맞춰있습니다. 저자들은 LIN28A가 UPF1-UPF2 복합체화 전에 UPF1과 직접 상호작용하여 UPF1 인산화를 감소시키고 nonsense-mediated mRNA decay(NMD)를 억제한다는 사실을 밝혀냈습니다. 이어, UPF1과 LIN28A의 상호 작용 도메인을 규명하고, 나아가 UPF1-LIN28A 상호작용을 저해하고 NMD 효율을 높이는 펩타이드를 개발했습니다. 인간 만능 줄기세포(hPSC)의 전사체 분석을 통해 NMD 표적의 수준이 UPF1과 LIN28A에 의해 크게 조절되는 것을 확인했습니다. CPP 결합 펩타이드를 사용하여 UPF1-LIN28A 상호 작용을 억제하면 증식하는 동안 hPSC의 만능성을 억제하여 자발 분화를 촉진합니다. 또한, UPF1-LIN28A 상호작용은 외배엽 분화에 관여하는 전사체를 특이적으로 조절합니다. 본 연구는 hPSC에서 UPF1-LIN28A 상호작용을 통한 전사체 조절이 세포의 운명을 결정한다는 사실을 밝혀냈습니다.