평생 동안 신체의 다른 세포 유형의 비축을 보충하는 것으로 유명한 줄기 세포는 과거의 상처와 염증에 대한 기억을 캐시 할 수있는 예상치 못한 능력을 가질 수 있습니다. 피부, 장 및기도의 새로운 연구는 종종 면역계와 파트너십을 맺고 줄기 세포가 이러한 기억을 사용하여 나중에 부상과 병원성 공격에 대한 조직의 반응을 개선 할 수 있다고 제안합니다.
.“우리가 깨닫기 시작한 것은이 세포들이 조직을 만들기위한 것이 아니라는 것입니다. 그들은 실제로 다른 행동 역할을 맡고 있습니다.”뉴욕 대학의 면역학자인 Shruti Naik은 피부와 다른 조직 에서이 기억 효과를 연구했습니다. 줄기 세포는“환경을 감지하고 반응하는 절묘한 능력을 가지고있다”고 말했다.
그러나 이러한 반응이 잘못되면 심한 알레르기 및자가 염증성 장애와 같은 만성 염증과 관련된 다양한 지속적인 건강 문제를 일으키거나 기여할 수 있습니다.
.신체의 대부분의 조직은 필요에 따라 수많은 세포 유형으로 나눌 수있는 장거리 줄기 세포의 작은 저수지를 함유하고 있습니다. 예를 들어 피부의 줄기 세포는 안료 또는 각질을 생성하는 세포, 땀샘을 형성하는 세포 또는 신체가 움직일 때 피부가 늘어날 수있는 유연한 장벽 세포를 나눌 수 있습니다. 다른 세포 유형의 미니어처 공장 역할을하는 것은 줄기 세포의 주요 기능인 것처럼 보였고, 다재다능한 상태를 유지해야하기 때문에 근본적인 가정은 역사에 의해 변경되지 않은 "빈 슬레이트"여야한다고 가정했습니다. 그러나 이제 새로운 사진이 나타나기 시작했습니다.
8 월에는 자연 보스턴 지역 연구원들의 논문은 줄기 세포에서 일종의 기억에 대한 새로운 증거와 인간의 현상에 대한 첫 번째 증거를 제공했습니다. 단일 세포 시퀀싱 개척자 Alex Shalek과 Massachusetts Institute of Technology의 면역 학자 José Ordovas-Montañes와 Brigham과 Women 's Hospital의 면역 학자 Nora Barrett가 이끄는이 팀은 어떤 사람들이 만성 알레르기를 공기 주, Pollen, Pollen, Pollen, Pollen, Pollen 및 다른 사람들에게 혐오로 고통받는 이유를 이해하기 시작했습니다. 대부분의 사람들은 이러한 자극제로부터 차가운 증상을 극복 한 것을 가장 많이 경험하지만, 인구의 약 12 %가 일년 내내 지속되는 심각한 반응을 보이며 불편한 폴립이나 성장을 초래합니다.
.이 작업은 팀의 더 큰 퀘스트에서 천식 및 염증성 장 질환과 같은 만성 염증성 질환을 이해하려는 첫 번째 단계입니다. 면역 체계는 초기 도전이 끝난 후에도 불필요한 공격을 계속 시작합니다. 이러한 유형의자가 염증성 장애는 면역 체계에 대해 오랫동안 비난을 받아 왔으며, 이는 인식 된 위협에 지나치게 반응하는 것으로 생각됩니다. 그러나 보스턴 팀은 조직 자체에 원인이있을 수 있다고 의심했습니다.
그들은 만성 부비동염을 가진 사람들의 염증이있는 비강으로부터 세포를 가져 와서 건강한 대조군 대상의 세포와 비교하여 시작했다. 20 명의 다른 사람들로부터 약 60,000 개의 세포를 수집 한 후, 이들은 개별 세포로부터 채취 한 RNA 분자를 시퀀싱하여 어떤 유전자가 활성인지를 결정했다. 부비동염 환자의 줄기 세포에서, 그들은 많은 활성 유전자가 알레르기 성 염증과 관련이 있음을 보았습니다. 특히 유전자는 인터루킨 4 (IL-4) 및 인터루킨 13 (IL-13)이라는 2 개의 면역 매개체의 표적이었다. 이들은 T 및 B 림프구와 같은 면역 세포가 일반적으로 서로 의사 소통하는 데 사용되는 소분자입니다.
표적화 된 유전자가 줄기 세포에서 활성이라는 사실은 줄기 세포가 면역계와 직접적인 의사 소통을하고 있음을 의미 하였다. 이 의사 소통이 질병의 만성적 특성에 영향을 미칠 수 있다는 직감으로 연구원들은 추가 실험 세트를 이끌었습니다.
그들은 알레르기 환자의기도에서 세포를 제거하고 약 5 주 동안 배양에서 자랐다가 유전자 활동을 프로파일 링했습니다. 그들은 먼지와 꽃가루의 알레르기 위협이 오랫동안 사라졌음에도 불구하고 알레르기 성 염증에 관여하는 유전자는 여전히 활성이라는 것을 발견했습니다. 또한 연구원들은 많은 세포를 성숙한 상태보다 덜 고착 된 것으로 묘사했습니다.
Shalek의 경우,이 결과는“줄기 세포는 미래 세대의 세포로 '기억'을 전달할 수 있으며, 이는 보충하는 조직에서 거의 영구적 인 변화를 일으킬 수 있습니다. " 이 과정은 면역계와의 비교를 초대합니다. B 세포와 T 세포는 이전에 새로운 것을보다 효과적으로 싸우기 위해 반발했던 감염에 대한 경험을 이끌어냅니다. 마찬가지로, 줄기 세포는 다음 번에 반응을 연마하기 위해 과거의 폭행 기록을 유지할 수 있습니다. 그러나 알레르기 환자의 경우 그 기억은 분명히 부적응이됩니다. 그것은 줄기 세포가 공격자가 존재한다는 면역 체계에 영구적으로 신호를 보낼 수있어 염증과 폴립을 촉진하는 피드백주기를 만듭니다.
.Shalek에 따르면, 어떤 세포가“나쁜 행위자”가되는지에 대한 이해와 조직 전체에서 반응이 어떻게 전파되는지에 대한 이해는보다 효과적인 중재로 이어질 것입니다. 실제로, 그들의 논문에서 그들은 비강 폴립을 가진 개인의 줄기 및 분비 세포에 IL-4 및 IL-13을 차단하는 항체의 효과를 테스트 할 수있었습니다. 그들은 미래의 치료법의 발달을 향한 유망한 단계 인 건강한 조직과 관련된 유전자 발현의 실질적인 회복을 주목했다.
Cold Spring Harbor Laboratory의 면역 학자 인 Semir Beyaz는“이것은 우리가 이들 세포의 자기 재생 잠재력뿐만 아니라 주변 환경과의 잠재적 인 상호 작용에 중점을 둔 새로운 패러다임을 열어줍니다. Beyaz 2016 년에 그는 고지 방식식이에서 마우스의 내장이 쥐의 지방을 덜 섭취하는 것보다 더 많은 수의 줄기와 같은 세포를 생산했음을 보여 주었다. 분열 할 때 장 줄기 세포는 또한 더 분화 된 세포를 생산하기보다는 자신의 숫자에 더 자주 추가하는 것처럼 보였습니다. 암과 같은 질병과 관련된 변화
.Naik은“기능적으로, 우리는 세포를 조정할 수 있다는 것을 깨닫고있다”고 말했다. "면역 학자들은 조직에서 면역 반응이 발생한다는 것을 이해하기 시작했으며 조직이 이에 반응하는 방식은 줄기 세포의 수준에 있습니다."
.몇 년 전, 줄기 세포 생물 학자와 협력하여 Naik은 염증 경험이 줄기 세포에 영향을 미치는지 이해하기 위해 생쥐의 상처 치유에 대한 이전 부상 및 염증의 영향을 조사했습니다. 자연 의 2017 년 논문에 설명 된 바와 같이 , 그녀와 그녀의 동료들은 생쥐의 피부 패치가 염증을 일으켜 치유 될 수 있다면 같은 지점으로의 후속 상처가 2.5 배나 빠르게 치유 될 것이며, 6 개월 동안 지속될 수있는 효과입니다.
.이 실험에서 Naik은 줄기 세포에 보유 된 기억이“상처와 재생을 치유하는 데 더 강력하기 위해 세포를 조정하는 것이기 때문에 유익하다고 설명했다. 그러나 Shalek, Barrett 및 Ordovas-Montañes가 관찰 한 것처럼이 발견의 반대 측면은“[세포] 나쁜 행동을 가르치면… 그들은 그 나쁜 행동도 기억할 것입니다.”라고 그녀는 말했다.
.줄기 세포가 어떻게 이러한 기억을 저장하는지는 알려져 있지 않습니다. 알레르기와 상처 치유 연구에서, 메커니즘은 특정 유전자가 활성화에 다소 접근 할 수있게하는 DNA의 일부 변형을 포함하는 것으로 보인다. Naik은 두 번 wounded 마우스의 피부 줄기 세포의 DNA에 덜 단단히 포장 된 많은 영역을 함유하고 있으며, 이는 일반적으로 유전자 활성을 나타내며, 이들 열린 영역 중 일부는 염증이 끝난 후 오래 유지되었다는 것을 발견했다.
.Naik과 그녀의 동료들은 최근 Cell 에 대한 검토 논문에서 논의한 것처럼 , 광범위한 조직의 줄기 세포는 면역계와 화학적 "대화"에 관여하며, 양쪽과 잠재적으로 다른 많은 세포 유형이 변화하는 조건에 가장 효과적으로 대처하기 위해 정보를 모으고 있습니다. 이러한 대화의 세부 사항이 무엇이든, 모든 증거는 줄기 세포가 역사의 일부 기록을 보존함으로써 조직을보다 적응력있게 만드는 데 도움이되는 중심적인 역할을하는 것을 지적합니다.
Naik은“조직이 그 경험을 통해 배울 것이라는 것이 더 합리적입니다. "그렇게하면 매번 바퀴를 재발 명 할 필요가 없습니다."
