펜실베이니아대학교 수의과대학, 샌안토니오 텍사스대학교, 텍사스 생의학연구소의 연구진은 마모셋의 혈액 세포를 유연한 줄기세포로 재프로그래밍한 뒤 정자 전구세포의 특징을 가진 세포로 유도했습니다. eLife에 게재된 이 연구는 생식생물학의 중요한 진전을 보여 줍니다.
생식세포 생성의 길을 열다
연구팀은 여러 단계를 거쳐 세포를 생식세포 전구세포로 재프로그래밍했습니다. 이는 영장류 생물학 연구에 새로운 기회를 만들고, 체외 배우자 형성, 즉 정자나 난자를 실험실에서 만드는 기술과 같은 보조생식술의 발전을 뒷받침합니다. 이는 체외수정(IVF)에서 배아를 만드는 과정과 유사합니다.
펜실베이니아대학교 조교수 Kotaro Sasaki는 생쥐에서는 유도만능줄기세포로 기능성 정자와 난자를 만들 수 있지만, 생쥐의 생식세포는 인간 생식세포와 상당히 다르다고 말했습니다. 마모셋은 인간 생물학에 더 가까운 모델을 제공합니다.
마모셋 배아의 생식세포 전구세포
연구진은 먼저 이전까지 엄밀하게 특성이 규명되지 않았던 마모셋 배아의 원시 생식세포(PGC)를 연구했습니다. 초기 세포를 추적할 수 있게 해 주는 분자 표지를 확인했습니다. 단일 세포 RNA 염기서열 분석에서는 초기 생식세포 및 후성유전학적 변형과 관련된 유전자의 발현이 나타났지만, 정자 또는 난자 전구세포가 난소나 고환으로 이동할 때 후기에 활성화되는 유전자는 나타나지 않았습니다.
Sasaki 박사는 이러한 결과가 특정 표지를 끄고 PGC가 이후 발달 단계로 진행하도록 하는 생식세포 재프로그래밍과 일치한다고 말했습니다.
혈액 세포에서 유도만능줄기세포로
이후 연구팀은 실험실에서 이 과정을 재현했습니다. 먼저 혈액 세포를 다른 세포 유형으로 분화할 수 있는 유도만능줄기세포(iPSC)로 전환했습니다. 박사후연구원 Yasunari Seita는 세포 배양과 iPSC 연구 경험이 있었음에도 마모셋 세포의 안정적인 배양 조건을 확립하는 일이 가장 큰 과제였다고 말했습니다. 생쥐와 인간 및 기타 연구 결과를 참고한 반복 실험 끝에 그는 마모셋 iPSC를 생성하고 유지하는 안정적인 방법을 개발했습니다.
iPSC에서 생식세포 전구세포로
성장인자 혼합물은 배양 세포의 15%-40%를 생식세포 전구세포의 특징을 가진 세포로 전환했습니다. Sasaki 박사는 이러한 효율 덕분에 강한 지수적 성장을 보이는 배양체를 여러 차례 계대배양할 수 있었다고 말했습니다. 세포는 생식세포 표지를 유지했지만 생식샘으로 이동하는 것과 관련된 다른 표지는 갖고 있지 않았습니다.
정자 전구세포 발달 모델링
마지막 단계에서 실험실에서 배양한 세포는 후기 생식세포의 특징을 발달시켰습니다. 연구진은 연구팀의 2020년 Nature Communications 연구를 바탕으로 이 세포들을 생쥐 고환 세포와 함께 한 달 동안 배양했습니다. 일부 세포에서 후기 정자 전구세포와 관련된 유전자가 활성화되어 추가 발달을 나타냈습니다.
체외 배우자 형성의 전망
Sasaki 박사는 체외 배우자 형성의 임상적 이용에는 윤리적·법적·안전성 문제가 따른다고 지적했습니다. 향후 인간 적용을 고려하기에 앞서 강력한 전임상 모델이 필요합니다.
이 연구는 새로운 영장류 연구 모델과 생식 기술의 기반을 제공합니다. 마모셋에 대한 지속적인 연구는 생식생물학과 신경과학의 발전에도 기여할 수 있습니다.
뉴스 | 생식세포의 미래: 과학자들이 마모셋의 세포를 재프로그래밍하다
뉴스 | 생식세포의 미래: 과학자들이 마모셋의 세포를 재프로그래밍하다
영장류 세포를 생식세포 전구세포로 재프로그래밍
펜실베이니아대학교 수의과대학, 샌안토니오 텍사스대학교, 텍사스 생의학연구소의 연구진은 마모셋의 혈액 세포를 유연한 줄기세포로 재프로그래밍한 뒤 정자 전구세포의 특징을 가진 세포로 유도했습니다. eLife에 게재된 이 연구는 생식생물학의 중요한 진전을 보여 줍니다.
생식세포 생성의 길을 열다
연구팀은 여러 단계를 거쳐 세포를 생식세포 전구세포로 재프로그래밍했습니다. 이는 영장류 생물학 연구에 새로운 기회를 만들고, 체외 배우자 형성, 즉 정자나 난자를 실험실에서 만드는 기술과 같은 보조생식술의 발전을 뒷받침합니다. 이는 체외수정(IVF)에서 배아를 만드는 과정과 유사합니다.
펜실베이니아대학교 조교수 Kotaro Sasaki는 생쥐에서는 유도만능줄기세포로 기능성 정자와 난자를 만들 수 있지만, 생쥐의 생식세포는 인간 생식세포와 상당히 다르다고 말했습니다. 마모셋은 인간 생물학에 더 가까운 모델을 제공합니다.
마모셋 배아의 생식세포 전구세포
연구진은 먼저 이전까지 엄밀하게 특성이 규명되지 않았던 마모셋 배아의 원시 생식세포(PGC)를 연구했습니다. 초기 세포를 추적할 수 있게 해 주는 분자 표지를 확인했습니다. 단일 세포 RNA 염기서열 분석에서는 초기 생식세포 및 후성유전학적 변형과 관련된 유전자의 발현이 나타났지만, 정자 또는 난자 전구세포가 난소나 고환으로 이동할 때 후기에 활성화되는 유전자는 나타나지 않았습니다.
Sasaki 박사는 이러한 결과가 특정 표지를 끄고 PGC가 이후 발달 단계로 진행하도록 하는 생식세포 재프로그래밍과 일치한다고 말했습니다.
혈액 세포에서 유도만능줄기세포로
이후 연구팀은 실험실에서 이 과정을 재현했습니다. 먼저 혈액 세포를 다른 세포 유형으로 분화할 수 있는 유도만능줄기세포(iPSC)로 전환했습니다. 박사후연구원 Yasunari Seita는 세포 배양과 iPSC 연구 경험이 있었음에도 마모셋 세포의 안정적인 배양 조건을 확립하는 일이 가장 큰 과제였다고 말했습니다. 생쥐와 인간 및 기타 연구 결과를 참고한 반복 실험 끝에 그는 마모셋 iPSC를 생성하고 유지하는 안정적인 방법을 개발했습니다.
iPSC에서 생식세포 전구세포로
성장인자 혼합물은 배양 세포의 15%-40%를 생식세포 전구세포의 특징을 가진 세포로 전환했습니다. Sasaki 박사는 이러한 효율 덕분에 강한 지수적 성장을 보이는 배양체를 여러 차례 계대배양할 수 있었다고 말했습니다. 세포는 생식세포 표지를 유지했지만 생식샘으로 이동하는 것과 관련된 다른 표지는 갖고 있지 않았습니다.
정자 전구세포 발달 모델링
마지막 단계에서 실험실에서 배양한 세포는 후기 생식세포의 특징을 발달시켰습니다. 연구진은 연구팀의 2020년 Nature Communications 연구를 바탕으로 이 세포들을 생쥐 고환 세포와 함께 한 달 동안 배양했습니다. 일부 세포에서 후기 정자 전구세포와 관련된 유전자가 활성화되어 추가 발달을 나타냈습니다.
체외 배우자 형성의 전망
Sasaki 박사는 체외 배우자 형성의 임상적 이용에는 윤리적·법적·안전성 문제가 따른다고 지적했습니다. 향후 인간 적용을 고려하기에 앞서 강력한 전임상 모델이 필요합니다.
이 연구는 새로운 영장류 연구 모델과 생식 기술의 기반을 제공합니다. 마모셋에 대한 지속적인 연구는 생식생물학과 신경과학의 발전에도 기여할 수 있습니다.
기사 출처:
온라인 수집