일부 상처를 치료하려면 성인 세포가 태아가됩니다

배아는 단일 세포로 시작됩니다. 얼마 지나지 않아 두 개의 세포로 나뉘어지기까지, 두 개의 세포, 4, 8 등으로 나뉘어지기까지 얼마 지나지 않아 빠른 성장으로 표시되는 과정은 초기 비평가 세포가 신체의 모든 조직을 건설하기 위해 격렬하게 확산됩니다. 발달이 진행됨에 따라, 이들 배아 (및 후기 태아) 줄기 세포는보다 전문화되어 다양한 세포 계통의 전구체로 분화되어 혈액 세포, 신경 세포, 근육 세포, 장 세포와 더 성숙한 세포를 야기한다. 유기체가 자궁 외부의 생명에 적응하기 때문에 이들 조직의 주요 기능적 변화는 처음으로 폐를 사용하여 공기를 호흡하여 식품을 처리하기 위해 처음으로 생식을 적용함에 따라 계속되고 있습니다.

몇몇 세포 집단은 초기 가소성 중 일부를 성인 줄기 세포로 유지하여 매일 조직을 유지하고 상처를 치유하는 데 도움이됩니다. 최근 몇 년 동안, 이들이 유연성을 유지하는 유일한 셀이 아니라는 것이 분명해집니다. 때로는 수리 과정이 요구할 때 더 특수한 셀이 몇 단계 뒤로 물러나거나 "분리 된"상태를 다시 입력 할 수 있습니다.

그러나 새로운 결과는 과학자들이 생각했던 것보다 가소성이 더 깊을 수 있음을 시사합니다. 3 개의 연구 팀은 조직 재생 동안 성인 줄기 세포 (및 이들과 비슷한 세포)가 제공하는 전형적인 솔루션만으로는 충분하지 않다는 것을 관찰했습니다. 대신, 손상된 조직의 세포는 시계를 더 태아 상태로 되돌려 놓고 한때 발달을 특성화 한 증식력을 활용하고 오랫동안 침묵했다고 생각했습니다.

원자 폭탄 및 자체 재생 세포

1900 년대 초, 과학자들은 현미경 (적혈구, 백혈구 및 혈소판)에서 서로 구별하는 법을 배운 특정 혈액 세포 유형이 일반적이고 원시적 인 출처 인 줄기 세포에서 나왔다고 이론화했습니다. 그러나 1950 년대와 60 년대까지 연구원들이 자신의 존재에 대한 결정적인 증거를 제공하고 고유 한 특성을 묘사하기 시작할 수있는 것은 아닙니다.

첫 번째 줄기 세포의 발견은 1945 년 히로시마와 나가사키의 원자 폭탄 테러에서 간접적으로 이루어졌습니다. 의료 근로자들은 방사선에 노출 된 노출이 생존자의 백혈구 수에 급격한 감소를 일으킨다는 것을 관찰했으며, 마우스에서의 실험은 골수 이식이 그 손실을 상쇄 할 수 있음을 보여주었습니다. 그 후 수십 년 동안의 작업은 왜 점차적으로 공개되는지를 밝혔습니다. 골수의 세포 집단은 자기 재생과보다 전문화 된 혈액 세포 계통으로 구별 할 수 있습니다. 이것들은 혈액 만들기 줄기 세포였습니다.

그들은 몇 가지 주요 방식으로보다 전문화 된 세포의 행동에서 벗어났습니다. 분화 된 세포가 나뉘어지면, 그것은 자체적으로 두 개의 사본을 생성했으며, 세포 유형에 따라 그렇게 할 수있는 횟수는 제한적이었습니다. 골수로부터 분리 된 줄기 세포의 경우에는 해당되지 않았습니다. 그들이 분열되었을 때, 그들은 증식으로 알려진 과정에서 매우 오랜 시간 동안 그렇게했습니다. 더욱이, 이러한 분열은 비대칭이었다 :각 줄기 세포는 그 자체의 사본뿐만 아니라 특정 유형의 혈액 세포가되기 위해 운명의 딸 세포를 생산했다. 차별화 된 정체성을 얻은 딸 세포의 경우 일반적으로 돌아 가지 않았습니다.

줄기 세포 개체군이 나중에 다른 기관에서 발견되었으므로,“패러다임… 다른 포유 동물 조직에서 실험적 관찰을 해석하기위한 템플릿으로 봉사합니다. Clevers는“고체 조직에서의 관찰을 [혈액 줄기 세포] 계층 곰팡이에 맞추려는 시도는 이론, 용어, 실험적 접근 및 가열 된 논쟁을 불러 일으켰으며, 그 중 다수는 여전히 해결되지 않은 채로 남아 있습니다.”

모든 것의 가소성

그럼에도 불구하고 Clevers가 그 단어를 썼을 때, 줄기 세포가 의도 한 바에 대한 개념은 이미 큰 점검을 겪고있었습니다. 1990 년대 후반, 인간 배아의 줄기 세포는 처음으로 분리되고 배양되었으며, 성인 줄기 세포와 달리, 원산지 조직에서 발견 된 세포 유형에 대해서만 발생할 수 있음을 밝혀 냈습니다 (골수의 혈액 줄기 세포는 예를 들어 호중구를 생성 할 수 있지만 뇌의 신경 세포로 구별되지는 않지만, 혈약 세포가 신체적으로 생성되지 않을 것입니다.

한편, 골수 이외의 조직에서 발견되는 성인 줄기 세포는 항상 혈액 줄기 세포와 유사하게 작용하는 것처럼 보이지 않습니다. 장에서 발견되고 1990 년대와 2000 년대에 특징적인 사람들은 특정 줄기 세포 집단이 골수에 거주하는 것보다 훨씬 더 적극적으로 복제 할 수 있으며 때로는 대칭 적으로 나눌 수 있음을 나타냅니다. 췌장과 신장을 포함한 몇몇 기관은 줄기 세포로만 기능하는 세포 집단을 갖는 것으로 보이지 않았다.이 조직의 다른 세포는 어떤 경우에는 줄기 같은 의무를 가정해야 할 수도 있음을 암시한다. Clevers의 말에 따르면 :“물리적 실체로서 줄기 세포를 검색하는 것은 줄기 세포 기능을 검색하여 대체해야 할 수도 있습니다.”

이러한 가소성에 대한 명확한 증거를 보여주는 실제 전환점은 2006 년에 일본의 교토 대학교의 신나 야마나카와 타카 하시가 타카 하시가 성인 마우스에서 결합 조직 세포를 가져 와서 4 개의 유전자를 도입함으로써 슬레이트를 깨끗하게 닦아내어 배아와 같은 스템 세포로 변형 시켰을 때 2006 년에 나왔습니다. (이 작품은 결국 야마나카에서 노벨상을 수상했습니다.)

과학자들은 이것이 자연스럽게 발생하는지에 대한 조사를 신속하게 추적했습니다. 그것은 종양의 형성에서 발생하는 것처럼 보였습니다. 암은 줄기 세포뿐만 아니라 더 줄기와 같은 상태로 돌연변이에 의해 구동되는 분화 된 세포가 있었지만 그러한 과정은 주문, 건강한 것을 나타낼 수 있습니까? 대답은 그렇습니다. 신체 전체의 세포 유형 (피부, 폐, 위장)은 염증을 일으키고 정상 줄기 세포에 손상을 일으키는 부상에 노출 될 때 분리 될 수 있습니다. 보다 최근에 차별화 된 세포는 이러한 상황에서 줄기 세포 기원을 되 찾는 경향이 있지만, 연구는 또한 세포가 전문화 경로 아래로 더 나아갈 수 있음을 보여주기 시작했다.

어제 네덜란드 에라스무스 대학 의료 센터 (Erasmus University Medical Center)의 유전 학자 인 리카르도 포도 (Riccardo Fodde)가 이끄는 연구원 그룹은 장의 페네스 세포 (장의 파 네스 세포)가 장의 박테리아 조성과 소화 건강을 제어하는 ​​분자를 분비하는 분자를 상실한 후 스테템과 같은 장애물과 같은 스템 (Stem)과 같은 세포 유형을 분비한다고보고했다. 이 세포는 일반적으로 전혀 분열하지 않지만 일단이 줄기와 같은 상태로 동축되면 줄기 세포처럼 빠르게 증식되어 자신의 사본과 더 분화 된 세포에 모두 발생합니다.

다른 세포 계통에서도 비슷한 결과가 입증되었습니다. 일부 실험실은 심지어 분리하는 행위에서 세포를 포착하려고 노력하고 있습니다. Fodde는“우리의 세포는 훨씬 더 플라스틱이며, 우리가 생각했던 것보다 부상에 반응 할 수 있습니다. 캠브리지 대학의 암 연구원 인 Simon Buczacki는“현재 모든 사람들이 말하는 것은 모든 것이 플라스틱이라는 것이 모든 것이 밀려 나면 모든 것이 줄기와 같은 세포가 될 수 있다는 것입니다.”

태아 상태로 돌아갑니다

그러나 그 전이는 더 분자 수준에서 정확히 어떻게 보였습니까? 특히 줄기 세포의 개념이 얼마나 복잡한지를 감안할 때, 탈퇴 된 세포의“줄기”상태는 실제로 무엇을 수반 했습니까?

2016 년에 출판 된 최근 몇 가지 논문과 작년에 다른 두 가지 논문은 많은 연구자들이 적어도 일부 분화 세포가 성인 줄기 세포 상태로 돌아가는 것뿐만 아니라 발달하는 태아 기관과 유사한 상태로 되돌아가는 발달 유전자 프로그램을 일시적으로 표현할 수 있다는 강력한 증거를 제공합니다.

돌이켜 보면, 그 결과는 놀랍게도 나오지 않을 수 있습니다. 도롱뇽과 다른 양서류를 연구하는 연구자, 조직 재생의 패러다임은 항상 훨씬 더 큰 규모로 일어나는 것을보십시오. 이러한 유기체는 부상 부위에 형성되는 새싹과 같은 구조에서 발달 프로그램을 되풀이함으로써 전체 사지 (뼈, 근육, 연골 및 모든)를 다시 재구성 할 수 있습니다. 그러나 인간과 대부분의 동물은 이런 종류의 조직 생성을 할 수 없습니다.

최대, 과학자들은 조직 재생 및 암에 관련된 분화 과정이 일종의 배아 또는 발달 경로의 활성화를 포함한다고 가정했다. 그러나 그 추측을지지 할 수있는 그러한 세포에서 배아 유전자 활성에 대한 연구는 혼합 된 결과를 가져왔다. 남부 캘리포니아 대학교 (University of Southern California)의 신장을 연구하는 줄기 세포 연구원 인 앤드류 맥 마혼 (Andrew McMahon)은“매력적인 아이디어입니다. "그러나 솔직히, 그 증거는 없습니다."

그러므로 최신 발견에서 중요한 것은 인간과 다른 동물의 재생을 연구하는 연구자들이 잘못된 징후를 찾고 있다고 제안한다는 것입니다. 배아 유전자보다는 아마도 발달에서 조금 나오는 태아 마커를 찾고 있었을 것입니다.

샌프란시스코 캘리포니아 대학교 (University of California)의 연구원 인 Richard Locksley와 Ophir Klein이 처음으로 시작한 것은 아닙니다. 알레르기와 면역계에 대한 이해를 높이고 자하는 면역학자인 Locksley는 마우스의 기생 벌레의 손상에 대한 장의 반응에서 줄기 세포의 역할을 추적하고 싶었습니다.

"그러나 우리는 모든 것이 옆으로가는 것을 빨리 보았습니다."라고 Locksley는 말했습니다. 그는 벌레가 조직에 묻힌 곳에 위치한 줄기 세포가 더 활성화되어 새로운 혈통을 생성하고 필요한 수리를 할 것으로 예상했다. 대신, 이러한 줄기 세포를 식별하는 데 사용되는 유전자 마커는 완전히 사라졌습니다. 그러나 그 집단이 고갈 되더라도 상처 주변의 세포는 평소보다 더 빨리 나오기 시작했습니다. “이것은 세포가 새로운 부상 응답 상태로 바뀌 었다고 제안했다”고 말했다. 이 연구 결과에 대해 6 월에 출판 한 팀.

그들이 그 변화를 통제하는 것이 무엇인지 알아내는 데 몇 년이 걸릴 것입니다. Locksley는 UCSF 동료이자 줄기 세포 생물 학자 Klein과 협력하기 시작했습니다. 예상치 못한 결과는 그의 관심을 끌었습니다. 그들은 특정 면역 반응이 활성화되었고 유전자 SCA-1 손상된 조직에서 높은 수준으로 발현되고있었습니다. 접시에 재배 될 때, 그 sca-1 세포는 성인보다 태아처럼 보이는 조직 덩어리를 형성했습니다. 과학자들이 처음으로 태아 장의 분자 용어로 발달을 설명하기 시작했을 때 불과 몇 년 전에 가능하게되었습니다.

Klein과 Locksley의 팀은 개발 중에 발현 된 다른 수많은 유전자가 일시적으로 재 활성화되었음을 발견했습니다. 조사 및 다른 종류의 부상 후에도 동일한 세포 재 프로그래밍이 발생했습니다. 염증과 관련된 다양한 유형의 손상에 대한 반응으로, 세포는 일종의 태아 기억을 불러 일으키는 것처럼 보였습니다 (연구원들은 이것이 완전히 태아 상태로의 완전히 복귀를 나타내지는 않다는 점을 지적하는 데주의를 기울여야합니다). 이는 뉴욕의 컬럼비아 대학 어빙 의료 센터 (Irving Medical Center)의 위장병 전문의 인 켈리 얀 (Kelley Yan)은“성인 세포는 처음부터 조직의 패터닝 동안 일반적으로 사용되는 것과 동일한 경로를 활성화 할 수 있음을 의미한다.

다른 두 연구 그룹은 매우 유사한 현상을 발견했습니다. 2016 년, 벨기에의 Université Libre de Bruxelles의 생화학자인 Marie-Isabelle Garcia가 이끄는 팀은 개발 에 출판되었습니다. 생쥐에서 손상된 위 조직이 태아 위의 전구체 세포에서 이전에 확인 된 단백질 마커를 다시 발현 함을 보여줍니다.

보다 최근에, 코펜하겐 대학교의 분자 생물 학자 인 킴 젠슨 (Kim Jensen)이 이끄는 연구원들은 염증이있는 마우스의 결장 에서이 과정에 대한 추가 지원을 발견했다. 재생 조직은 sca-1을 발현했을뿐만 아니라 태아 프로그램의 마커 및 기타 서명이지만 Jensen과 그의 동료들은 또한 잠재적 인 메커니즘을 연루했습니다. 그들은 세포 줄기 세포에서보고했습니다. 지난 12 월 세포를 둘러싸고지지하는 세포 외 매트릭스의 기계적 힘은 수리를 시작하는 신호 전달 경로를 활성화시켰다. 매트릭스 강화 - Jensen이 지금 보여주기를 바라는 것은 태아 상태를 나타냅니다.