연구진이 처음으로 인간 유도만능줄기세포(iPSC)에서 고도로 성숙한 신경세포를 개발하는 능력을 입증하는 데 성공했습니다.
이 획기적인 연구를 이끈 연구팀은 다발성 경화증, 알츠하이머, 파킨슨병, 근위축성 측색 경화증(ALS)과 같은 신경 퇴행성 질환을 더 잘 이해하고 실험을 개선할 수 있기를 희망하고 있습니다.
실험실에서 성장한 뉴런
새로운 연구는 연구팀에 의해 발표되었습니다. 노스웨스턴 대학교 재료과학 및 공학, 화학, 의학 및 의공학 이사회 교수인 사무엘 스텁과 노스웨스턴 대학교 파인버그 의과대학 신경학 및 신경과학 조교수인 에반젤로스 키스키니스가 이끄는 연구팀입니다.
이들의 연구는 줄기세포에서 성숙한 ‘실험실 성장’ 뉴런을 만들 수 있는지를 확인하는 데 초점을 맞췄습니다.
과거 연구에서 과학자들은 실제로 줄기세포를 “실험실에서 자란” 뉴런으로 분화시킬 수 있었지만, 그 세포가 어리거나 기능적으로 미성숙하다는 중대한 한계가 있었습니다.
하지만 스텁과 그의 팀은 성숙한 뉴런을 유도할 수 있는 새로운 기술을 개발하여 획기적인 ” 춤추는 분자‘ 기법은 스텁이 재작년에 직접 개발한 것으로 알려진 기법입니다.
“춤추는 분자” 기법
성숙한 뉴런을 만들기 위해 연구진은 척수 손상에 대한 잠재적 치료법으로 스텁 연구실에서 개발한 물질인 ‘춤추는 분자’로 만든 나노섬유를 사용했습니다.
이전 연구에서 에 게시됨 과학에서 스텁은 분자의 움직임을 조절하여 끊임없이 움직이는 세포 수용체와 상호 작용할 수 있도록 하는 방법을 자세히 설명했습니다.
생물학적 분자의 움직임을 복제함으로써 합성 물질은 세포와 상호 작용할 수 있었습니다.
스텁의 연구의 핵심 혁신 중 하나는 나노섬유 내 10만 개 이상의 분자의 움직임을 제어할 수 있다는 점인데, 이는 인체의 세포 수용체가 너무 빠르게 움직여 상호작용이 어려울 수 있기 때문에 특히 중요한 기술입니다.
스텁은 “1초를 1,000개의 시간으로 나눈다고 상상해 보세요. 수용체가 얼마나 빠르게 움직일 수 있는지 상상해 보세요. 이러한 시간 척도는 너무 빨라서 파악하기 어렵습니다.”
이 최신 연구에서 스투프와 키스키니스는 분자의 움직임이 가장 많이 일어나도록 조정된 나노섬유를 사용하면 가장 성숙한 뉴런을 만들 수 있다는 사실을 밝혀냈습니다.
즉, 본질적으로 많은 나노섬유로 구성된 가장 역동적인 움직임을 가진 코팅 위에서 성장한 뉴런이 가장 성숙하고 서로 뭉칠 가능성이 가장 적으며 신호 전달 능력이 더 강한 뉴런이었다는 것입니다.
루게릭병 연구 시사점
연구팀은 ‘춤추는 분자’를 사용하여 인간의 신경세포를 이전보다 훨씬 더 오래된 나이로 앞당길 수 있었으며, 이를 통해 과학자들은 이전에는 불가능했던 방식으로 신경 퇴행성 질환의 발병을 연구할 수 있게 되었습니다.
실제로 스텁과 키스키니스는 성숙한 뉴런이 세포 배양에서 다양한 약물 치료법을 테스트하는 데 더 적합하며 루게릭병을 비롯한 노화와 관련된 여러 질병에 대한 새로운 관점을 제시할 수 있을 것으로 믿고 있습니다.
연구의 일환으로 연구팀은 루게릭병 환자의 피부 세포를 확보하여 환자 맞춤형 iPSC로 전환한 다음 해당 줄기세포를 운동 신경세포로 분화시켰습니다. 루게릭병에 걸린 세포.
Researchers then cultured these neurons on the novel synthetic coating materials to further develop ALS signatures.
이 기술은 루게릭병에 대한 새로운 시각을 제공할 뿐만 아니라, 이러한 ‘루게릭병 뉴런’은 향후 잠재적인 치료법을 테스트하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 연구팀은 미래에 의사들이 루게릭병이나 파킨슨병 환자의 피부 세포를 채취하여 iPSC로 전환한 다음 코팅 위에 세포를 배양하여 건강하고 기능이 뛰어난 뉴런을 생산할 수 있기를 희망합니다.
건강한 신경세포를 환자에게 이식하면 손상되거나 손실된 신경세포를 대체하여 루게릭병, 파킨슨병, 척수 손상 및 기타 질병이나 질환으로 인해 상실된 인지나 감각을 회복할 수 있습니다.
또한 이러한 세포는 환자와 유전적으로 일치하기 때문에 거부 반응의 가능성도 제거할 수 있습니다.
키스키니스는 세포 대체 요법이 루게릭병과 같은 질환에는 “매우 어려울 수 있다”고 경고하지만, 파킨슨병에는 “더 간단할 수 있다”고 말합니다.
그리고 궁극적으로 이 연구는 중요한 돌파구가 될 것입니다.
“키스키니스는 “어느 쪽이든 이 기술은 혁신적일 것”이라고 말했습니다.
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