과학자들은 Weizmann 과학 연구소 페트리 접시에서 배양된 줄기 세포를 사용하여 자궁 밖에서 생쥐의 합성 배아 모델을 처음으로 성장시켰습니다. 이것은 중요한 의학 과학의 돌파구입니다.
또한 수정란을 사용하지 않고 세포 배양을 진행하므로 정자가 필요 없습니다.
이 접근 방식은 연구 및 생명 공학에서 자연 배아를 사용하는 것과 관련된 기술적 및 도덕적 문제를 상당히 피할 수 있으므로 매우 중요합니다. 쥐의 경우에도 수천 개의 테스트가 필요하기 때문에 일부 테스트는 현재 비실용적입니다. 배아; 그러나 실험실 인큐베이터에서 수백만 배로 늘어나는 마우스 배아 세포에서 개발된 모델의 가용성은 거의 무제한입니다.
Weizmann 분자유전학과의 Jacob Hanna 교수는 다음과 같이 말했습니다. “배아는 최고의 장기 제작 기계이자 최고의 3D 바이오 프린터입니다. 우리는 그것이 하는 일을 에뮬레이션하려고 했습니다. 과학자들은 이미 성숙한 세포를 "줄기"로 복원하는 방법을 알고 있습니다. 이 세포 재프로그래밍의 선구자는 2012년 노벨상을 수상했습니다. 그러나 반대 방향으로 나아가 줄기 세포가 전체 형태의 장기는 물론이고 전문화된 신체 세포로 분화하도록 하는 원인이 됩니다. 훨씬 더 문제가 있는 것으로 판명되었습니다."
“지금까지 대부분의 연구에서 특수화된 세포는 종종 생산하기 어렵거나 이상했고 이식에 적합한 잘 구성된 조직 대신 뒤죽박죽을 형성하는 경향이 있었습니다. 우리는 코드에 인코딩된 자기 조직화 잠재력을 발휘하여 이러한 장애물을 극복할 수 있었습니다. 줄기 세포. "
2021년 XNUMX월, 과학자들은 자궁 밖에서 자연적인 마우스 배아를 자라게 하는 전자 제어 장치를 고안했습니다. 과학자들은 새로운 실험에서 동일한 장치를 사용하여 마우스의 임신 기간의 약 절반인 XNUMX주일 이상 동안 마우스 줄기 세포를 성장시켰습니다.
과학자들은 줄기 세포를 장치에 배치하기 전에 세 그룹으로 나누었습니다. 하나는 결국 배아 기관이 될 세포 자체를 현재 상태로 두었습니다. 두 가지 유형의 유전자 중 하나인 태반이나 난황의 주 조절인자는 48시간 동안만 지속되는 전처리 동안 다른 두 그룹의 세포에서 과발현되었습니다.
한나가 말했다. "우리는 이 두 그룹의 세포에 일시적인 추진력을 주어 지속적으로 유지되는 배아외 조직을 발생시켰습니다. 발달중인 배아. "
50개의 세포 그룹은 장치 내부에서 빠르게 결합되어 응집체를 형성했으며 대부분은 완전한 개발을 거치지 못했습니다. 그러나 10,000개 중 0.5개(약 XNUMX%)는 계속해서 구체를 형성했으며, 각각은 나중에 길쭉한 배아 같은 구조로 발전했습니다. 태반과 난황 주머니는 배아 외부에서 볼 수 있었고 과학자들이 각 세포 세트를 색으로 구분했기 때문에 모델의 발달은 자연 배아에서와 같이 진행되었습니다.
이 합성 모델은 8.5일(쥐의 임신 20일 중 거의 절반)까지 정상적으로 발달했으며, 이 단계에서 심장 박동, 혈액 줄기 세포 순환, 잘 접힌 뇌를 포함하여 모든 초기 기관 전구 세포가 형성되었습니다. 신경관, 장. 천연 쥐의 배아와 비교했을 때 합성 모델은 내부 구조의 모양과 다른 세포 유형의 유전자 발현 패턴 모두에서 95%의 유사성을 보였다. 모델에서 볼 수 있는 기관은 모든 기능을 나타냅니다.
한나 말했다, “이 연구는 새로운 영역을 제시합니다. 우리의 다음 과제는 줄기 세포가 무엇을 해야 하는지를 이해하는 것입니다. 즉, 어떻게 줄기 세포가 장기로 자가 조립되고 배아 내부의 지정된 지점으로 가는 방법을 찾는지 이해하는 것입니다. 그리고 우리 시스템은 자궁과 달리 투명하기 때문에 인간 배아의 출생 및 착상 결함을 모델링하는 데 유용할 수 있습니다.”
“예를 들어, 신장이나 간의 세포 유형을 성장시키기 위한 다른 프로토콜을 개발하는 대신 언젠가는 합성 배아 유사 모델을 만들고 필요한 세포를 분리할 수 있을 것입니다. 우리는 신흥 기관이 어떻게 발달해야 하는지 지시할 필요가 없습니다. 배아 자체가 이를 가장 잘 수행합니다.”
저널 참조 :
- Shadi Tarazi, Alejandro Aguilera Castrejon, et al. 마우스 순진한 ESC에서 생성된 자궁 외 인공 배아 생성. 세포 01년 2022월 XNUMX일. DOI: 10.1016 / j.cell.2022.07.028
