Bill Bryson은“세포가 더 이상 필요하지 않을 때는 큰 품위로만 죽을 수있는 것으로 죽습니다. . 받은 지혜는 오랫동안 이번 행진을 향한 망각을 향한 행진이 한 번 충분히 발전했지만 역전 될 수 없다는 것이 었습니다. 그러나 과학이 세포 기능의 윤곽을 끊임없이 세밀하게 도표로서, 세포 수명과 죽음에 대한 더 유동적 인 개념이 우위를 점하기 시작했습니다.
아마도 이번 4 월에 Yale School of Medicine의 한 팀이 죽은 뇌에서 세포 활동을 잠시 회복시키는 데 전 세계적으로 관심을 끌었을 때이 사실에 대한 가장 극적인 증거는 아마도 나타났습니다. 신경 과학자 Nenad Sestan, Zvonimir Vrselja 및 동료들은 Hemoglobin 기반 용액으로 뇌를 뇌를 흡수하여 세포를 영양을 공급하는 동시에 산소 박탈로부터 회복을 촉진하는데, 일반적으로 10 분 정도 후에 신경의 치명적인 상태를 촉진 할 수있는 Brainex라는 시스템을 개발했습니다. 그들은 도살 된 돼지에서 추출한 뇌에서 테스트하고 혈액을 박탈 당하고 4 시간 동안 실온에 보관했습니다.
그러나 6 시간 동안 실험 용액을 관류 한 후, 많은 사람들이 악화되고 생명이없는 뇌 세포가 적어도 일시적으로 일시적으로 회복되었습니다. 신경 조직 조각은 심지어 전기 신호를 수행 할 수있었습니다 (윤리적 인 이유로 연구원들은 일반적으로 동물의 뇌에서 그 용량을 억제했습니다). Brainex 또는 언젠가는 뇌졸중, 산소 박탈 또는 기타 조건으로 위협받는 뇌를 회복시키는 데 사용될 수 있지만, 수년간의 추가 테스트가 가능하기 전에 필요합니다.
.Yale 팀의 업적은 세포 수명과 죽음 사이의 리무진 공간을 조사하는 최근의 작품을 제목으로 만들었습니다. 삶과 죽음은 일반적으로 대안으로 취급되지만 그렇게 간단하지는 않습니다. 의사, 의료 윤리 학자 및 의원들은 인간의 죽음의 순간을 정의하기 위해 고군분투했습니다. 호흡이 중단 될 때입니까? 심장이 뛰지 않으면? 뇌 활동이 감지 할 수없는 경우? 죽음이 과정이기 때문에 다른 답변이 발생하며 반드시 돌이킬 수없는 것은 아닙니다.
생명과 죽음 사이의 장벽은 세포 수준, 생명의 기본 단위에서도 다공성입니다. 연구원들은 한때 말기 또는 죽은 사람이 올바른 조건에서 스스로를 부활 시키거나 부분적으로 부활 할 수 있다는 것을 알게됩니다. 과학자들은 생명을 향해 림보로 돌아갈 수있는 과정을 연구함으로써 궁극적으로 병든 세포를 건강으로 회복시키고, 과도한 세포 분열을 제한하고, 만료 된 기관을 소생시키고, 오랫동안 픽스 된 생물이 다시 로밍 할 수있는 길을 열기를 희망합니다.
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Back The Brink
직관적으로, 우리는 부활을 화려하고 화려한 사건으로 생각하는 경향이 있습니다 :재에서 떠오르는 피닉스. 그러나 세포 수준에서, 부활은 정교하게 조정 된 오케스트라의 크레센도보다 승리의 변형이 적습니다.
혼돈과 죽음을 동일시하기는 쉽지만 세포 사멸은 무작위 과정과는 거리가 멀다. 만료 될 세포는 예측 가능한 방식으로 폐쇄되는 경향이있다. 내부 생성기가 느리고 소기관은 조각화 될 수 있고 DNA가 고장납니다.
부활 입찰을 장착하려면 셀은 이러한 프로세스를 되돌리고 복잡하고 밀접하게 안무 된 작업을 통해 손상을 복구하려고 시도해야합니다. 그들은 종종이 복잡한 회복을 스스로 점프 할 수 있습니다. 과학자들이 세포 죽음의 최종성에 대한 오래된 가정에 의문을 제기 한 몇 년 전 발견 된 발견.
.가장 지속적인 초기 질문자 중에는 홍콩 중국 대학교에 있었던 생물 학자 인 Ho Lam (Hogan) Tang and Ho Man (Holly) Tang이있었습니다. Tangs는 일단 세포가 아 pop 토 시스에 들어가면 많은 세포가 통과하는 고전적인 사망 서열에 들어가면 세포 단백질을 단편으로 자르는 소위 실행자 효소 인 카스파스 때문에 다시 생명을 불러 일으킬 수 없다고 들었습니다. 카스파 제는 거의 모든 세포에 대한 최종 사망 knell로 간주되었다. 일단 나타나면, 아 pop 토 시스를 역전시킬 수있는 방법은 없었다. 그러나 호건과 홀리 탕은 확실하지 않았습니다. 호건 탕 (Hogan Tang)이 말했다
2008 년에 Tangs는 간단한 실험을 설계했습니다. 그들은 아 pop 토 시스를 시작하기 위해 에탄올에 인간 종양 세포를 침지시켰다. 그러나 나중에 죽은 세포를 던지는 대신, 그들은 세포를 씻고 신선한 배양 배지에 넣었습니다.
결과는 충격적이었습니다. 다음날 아침, 일부 세포는 정상적이고 건강한 외관을 회복했습니다. Johns Hopkins School of Medicine에있는 Hogan Tang은“우리가 기대 한 것은 아닙니다. 그들이 떠난 축축하고 으스스한 세포 대신에, 그들은 손상되지 않은 막으로 세척 세포를 발견했습니다. 미토콘드리아와 같은 주요 소기관은 정상적으로 다시 기능하고있었습니다. 모든 징후는 밤새 극적인 반전을 가리 켰습니다 - 세포의 가장 큰 컴백.
두 과학자 들이이 과정에서 활성화 된 효소를 확인했을 때, 그들은 카스파 제가 내부를 잘라 내기 시작한 후에도 세포가 회복 될 수 있음을 확인했습니다. 2012 년 Hogan과 Holly Tang 은이 세포 회복 과정을“살해”또는 부활에 대한 그리스어로부터“아나스타 시스”라고 불렀습니다.
존스 홉킨스 (Johns Hopkins)의 탕스 (Tangs)와 함께 일했으며 2012 년 논문의 공동 저자 인 세포 생물 학자 데니스 몬텔 (Denise Montell)은 또한 반환이없는 세포 지점의 존재에 의문을 제기하기 시작했다. 산타 바바라 (Santa Barbara) 캘리포니아 대학교 (University of California)의 몬텔 (Montell)은 일부 인간 암 세포를 알코올에 잠기면서 세포 사망을 시작했습니다. 알코올은 몇 시간 안에 예상되는 영향을 미쳤습니다. 세포가 줄어들 기 시작했고, 막은 약한 반점이있는 물 풍선처럼 부풀어 오른 막.
.Montell의 팀이 세포를 씻어 알코올을 제거한 후, 그들은 시간에 세포의 문자를 추적했습니다. 처음에, 그녀는 세포가 단 2 시간 후에 완전히 회복되었다고 생각했지만 12 시간 후에 세포가 10 시간 전과 크게 다르게 보였다는 것을 깨달았습니다. Montell은 다양한 시점에서 활성화 된 시퀀싱 유전자에 따르면“기본적으로 회복에는 두 단계가 있습니다. "다른 프로세스와 관련된 이후 단계가 있습니다."
아나스타시스의 첫 번째 단계에서, 아 pop 토 시스 동안 성장이 중단 된 세포는 다시 성장하기 시작하고 정상적인 세포주기를 재개합니다. 후반 단계에서, 약 반나절 후, 세포는 분열 및 재생산에 따라 세포가 길어지고 더 많이 움직이기 시작합니다. 살아있는 동물에서는 손상된 조직이 채워지고 재발하는 데 도움이 될 수있는 반응입니다. Montell은 또한 성장 및 회복을 촉진하는 유전자가 아 pop 토 시스 동안 어느 정도 활성화되어 있음을 알았으며, 이는 아 pop 토 시스가 시작 되더라도 잠재적 인 문자의 씨앗이 뿌려짐을 시사한다. “세포는 죽어 가면서도 회복하기 위해 포즈를 취한다”고 그녀는 말했다.
2015 년, 몬텔의 실험실에서 작업이 시작된 후 Johns Hopkins의 J. Marie Hardwick의 작업을 계속했으며, Tangs는 카스파 제 효소가 활성화 된 후에 만 빛나는 형광 단백질로 동물의 유전자를 태그하여 살아있는 유기체의 문자를 추적하는 방법을 공개했습니다. 이를 통해 세포가 아 pop 토 시스를 통해 어떤 세포가 진행되는지 확인한 다음 기어 역전 및 정상 기능으로 돌아갑니다. 연구자들은 과일 파리에서 설치류에 이르기까지 유기체에서 문자가 발생한다는 것을 입증하기 위해 다양한 기술을 사용했습니다. 몬텔은“매우 충격적이다”고 말했다. "이러한 사건은 정상적인 발달 중에도 드물지 않습니다."
즉, 문자가 제공하는 진화 적 이점으로 인해 지속될 수 있음을 시사합니다. Montell은“때때로 세포는 심각하지만 일시적인 스트레스에 노출되며 신체의 모든 세포가 자살하는 것이 유리하지 않을 수 있습니다. "영구 조직 손상을 제한하는 방법으로 진화했습니다."
예를 들어 일부 세포가 영양소 부족에 직면하여 사망하면, 생존 세포가 소비 할 수있는 더 많은 영양소가 가능할 것입니다. Hogan과 Holly Tang이 박탈 후 며칠 후 단백질이 풍부한 잔치를 주었을 때, 아 pop 토 시스를 시작한 날개 세포를 반전시키고 스스로 수리했습니다. 그러므로 아나스타 시스는 세포 가지 치기 신체에 대한 반대체가 스트레스 하에서 수행되는데, 아 pop 토 시스의 음에 대한 활기찬 양이다.
.SHREWDEWAKENING
아나스타 시스는 비교적 최근의 발견이지만 미묘한 형태의 부활은 수십 년 동안 생물 학자들에게 흥미를 느꼈습니다. 공정 세포는 깊은 휴면에서 벗어나는 데 사용됩니다. 광범위한 종에서 특정 세포는 어두워지지 않고 어둡게 조명처럼 활동을 급격히 느리게 할 수 있습니다. 그들이이 대기 상태에 머무르면서, 그들은 올바른 순간이 다시 살아날 때까지 기다립니다. 조건이 번성하기에 이상 할 때마다.
가장 우수한 휴면 모범 중 하나는 Wood Frog, rana sylvatica 입니다. 겨울에 온도가 급락하면 고체가 얼어 붙습니다. 첫 번째 얼기 전에 개구리는 잎 쓰레기의 둥지를 발견하여 자체 절연을 유지합니다. 얼음 결정이 몸 전체에 퍼짐에 따라 간은 세포가 파열되는 것을 방지하는 천연 부동액 인 글리코겐을 휘젓습니다. 그 적응은 셀을 동결 손상에 대해 강화하여 대부분의 사람들이 나중에 정상적인 활동을 재개 할 수 있도록합니다.
Kenneth Storey와 같은 연구원들은이 냉동 보존 된 개구리 세포가 어떻게 전체 기능으로 돌아가도록 관리하기 위해 노력하고 있습니다. 오타와 칼턴 대학교의 분자 생물 학자 인 Storey는 수년간 자신이“개구리”라고 부르는 것을 연구했으며 유전자 시퀀싱은 놀라운 회복의 특정 토대를 식별하는 데 도움이되었습니다.
.개구리가 연장 된 정체에 들어가면 2016 년에 발견 된 것처럼 세포는 형질 전환 성장 인자-베타 (TGF-Beta)라는 물질을 분비하여 세포 공정을 중단시키는 단백질의 생산을 박차 를가합니다. 동시에, 이들 단백질은 혈액 응고에 도움이되는 특정 유전자를 활성화시킨다. 이를 통해 동결 과정에서 경미한 출혈이 휴면 상태에서 제어 될 수있게되므로 겨울이 길어질 때 개구리 조직이 더 빨리 회복 될 수 있습니다. 항균 단백질은 또한 냉동 개구리 세포에 쌓여 봄에 강한 복귀를 할 수있을 정도로 세포를 건강하게 유지합니다.
동물은 목재 개구리와 동일한 냉기 방법을 사용하는 동물은 거의 없지만 포유 동물 세포는 휴면 상태에있을 때 유사한 자기 보호 전략을 사용합니다. 세포 생물학 자 Laila Ritsma는 네덜란드의 Leiden University Medical Center의 살아있는 마우스에서 휴면 세포를 연구합니다. 그녀는 형광 염료로 세포를 염색하며, 염색 된 세포가 번식하기 시작하면 점차 더 희석됩니다. Ritsma는“세포가 많이 확산되면 염료가 거의 없어 질 것입니다.
그러나, 휴면 세포에서, 염료는 강렬하게 농축되어 Ritsma가 이들 세포를 시야로 식별 할 수있게한다. 형광성 유전자 표지를 사용하여 시간이 지남에 따라 개별 휴면 세포의 운명을 추적합니다. 휴면 중에,“세포의 신진 대사는 낮아지기 시작합니다. 그들은 증식하는 데 필요한 모든 경로를 차단합니다.”라고 Ritsma는 말했습니다. "그러나 그들이 아무것도하지 않는 것은 사실이 아닙니다."
Ritsma의 조사에 따르면 휴면 개구리 세포와 마찬가지로 휴면 포유 동물 세포는 성공적인 부흥 가능성을 영리하게 최적화하고 조건이 가장 좋을 때 포효합니다. 그녀는 올해 단백질 발현 연구에 기초하여 포유 동물 세포가 TGF- 베타 단백질을 사용하여 목재 개구리 세포와 마찬가지로 휴면 상태를 제어한다고보고했다. Ritsma는“TGF-Beta는 휴면을 유발할 수 있지만 증식을 유발할 수 있기 때문에 매우 흥미 롭습니다. "모두에 달려 있습니다." 예를 들어, TGF- 베타는 세포주기를 크롤링으로 느리게하는 유전자의 활성을 박차하여 세포가 휴면 상태가 될 수있다. 살아 남기 위해, 세포는 TGF-Beta를 다시 변경함으로써 이러한 휴면 처리 유전자를 침묵시킬 수 있습니다.
그러나이 승리의 반전은 어두운면을 가질 수 있습니다. RITSMA가 설명했듯이, 암에서 악성 세포의 일부 부분은 일상적으로 휴면 상태로 후퇴하는 것으로 보이며, 이는 화학 요법이나 방사선에 의해 폭행에 저항력이있는 상태입니다. 그 휴면 세포 중 일부는 나중에 다시 깨우고 열광적 인 분열 상태로 돌아와서 완화 된 암의 재발에 기여할 수 있습니다.
부흥의 부흥 및 시작
맥락이나 종에 관계없이, 세포 부활은 지속적인 조정 및 적응 과정입니다. 다른 종류의 정체에서 회복되는 세포는 이전처럼 강력 해 보일 수 있지만 회복은 완벽하지 않을 수 있습니다. 한 실험에서 Hogan과 Holly Tang은 죽음의 위기에서 돌아온 세포 중 일부가 문학 후 염색체에 결함이 있음을 알았습니다. 호건 탕 (Hogan Tang)은 세포가 아 pop 토 시스 동안 DNA 손상을 일으키고 모든 것을 복구 할 수 없기 때문에 일어날 수 있다고 말했다.
대부분의 세포는 휴면에서 여행을 완료함에 따라 비슷하게 취약한 단계를 통과합니다. 물이 얼어 붙을 때 물이 팽창하기 때문에, 목재 개구리의 일부 세포는 그들의 보호 조치의 무기고에도 불구하고 버스트 막과 DNA 돌연변이를 겪습니다. 일부 휴면 세포는 수리하기에는 너무 손상되어 세포 림보에서 자신의 악취의 사상자를 깎아야합니다.
Montell, Tangs 및 Ritsma와 같은 연구자들은 세포가 어떻게 되살아나고 어떻게 날씨가 어떻게 날씨가 날씨가 어떻게되는지를 연구함으로써 인간 세포에서도 비슷한 종류의 부활을 유도하기를 희망합니다. Hogan Tang은“죽어가는 뉴런과 심장 세포에서 문자를 촉진하면 뇌 손상과 심장 마비를 치료하는 데 도움이 될 수 있습니다. Storey는 손상없이 이식을 위해 얼어 붙은 인간 장기를 해동하는 방법을 조사하면서 목재 개구리 세포를 회복하는 데 신호를 받고 있습니다. 그것은 장기를 무기한으로 저장하고 전 세계 수령인에게 배송 할 수있게 해줄 것입니다.
세포에서 부활 서열을 정지시키는 것은 치료 적 관점에서 유익한 것으로 입증 될 수있다. 예를 들어, 암 치료 중에, 많은 세포가 화학 요법의 독성 효과로 인해 아 pop 토 시스에 들어갑니다. 그러나, 독소는 이미 휴면 상태로 변한 암 세포에 영향을 미치지 않을 수 있으며, 문자를 통해 스스로를 복구하는 세포조차 영구적 인 유전 적 손상을 유지할 수 있습니다. 두 범주 모두의 셀은 새로운 암을 발생 시키거나 기존 암을 재발하게 할 수 있습니다. Montell의 목표는 필요한 경우 이러한 신호를 억제하거나 촉진하기 위해 암 세포가 문자를 통해 진행될 수있는 분자 신호를 결정하는 것입니다.
.그럼에도 불구하고, 생물 학자들은 어떤 암 세포가 휴면에서 깨어날 수있는 암 세포를 식별하고 통제에서 나눌 수있는 방법을 아직 알지 못합니다. 즉, 간과 된 암 세포가 실제 문제를 일으키기 전에 포함하는 데 필요한 정보. 문자 및 기타 유형의 회복을 유발하는 세포 신호의 심포니도 더 해독되어야합니다. Hogan Tang은“치료 적 문신을 가능하게하기 위해“가장 중요한 것은 문자 억제제와 프로모터를 식별하려고한다”고 Hogan Tang은 말했다. 해결되지 않은 또 다른 질문은 이웃 세포가 어떻게 서로 의사 소통하여 각 세포가 생명으로 돌아올 지, 휴면 상태를 유지하거나 세포 사멸 시퀀스를 진행하는지 여부를 결정하는 방법입니다.
세포 부활에 대한 대부분의 연구는 세포와 관련이 있으며, 일반적인 기준에 의해 죽어가는 과정에 있거나 최근에 "죽은"과정에 포함되어있다. 예일 그룹의 사망과 몇 시간 동안 보존되지 않은 도축 된 돼지 뇌에 대한 연구는 극단적 인 경우였습니다. 그러나 일부 연구자들은 훨씬 더 나아가는 것을 두려워하지 않습니다. 그들은 20,000 년 전에 죽은 멸종 된 동물로부터 세포 성분을 부활 시키려고 시도했습니다.
작년에 일본의 Kindai University의 생물 학자 팀은 생물 학자 Akira Iritani의 오랜 리더십 아래 실험실 냉동실에서 시베리아 양모 맘모스의 비트를 제거하고 작은 테스트 튜브에서 조직을 으깨고 핵을 포함하는 미세한 비트를 추출했습니다. 재봉 바늘보다 작은 피펫으로, 연구원들은 핵 전달이라는 기술을 사용하여 핵을 마우스 알 세포에 주입했습니다. 그런 다음 그들은 하이브리드 세포가 새로운 삶의 징후를 보일지 여부를 기다렸습니다. 과학자들은 현미경의 디지털 스크린 앞에 긴밀하게 앉아 운동의 힌트를 경고했습니다.
갑자기, 재구성 된 세포 중 하나에서, 고대 매머드 염색체는 흔들리고 마우스 알의 스핀들과 연결되기 시작했으며, 이는 분할 세포에서 염색체를 일반적으로 끌어내는 장치를 형성합니다. 팀이 변형 된 바와 같이 염색체는 두 개의 별개의 클러스터로 마이그레이션되었습니다. 그런 다음 각 클러스터 주위에 희미한 둥근 가장자리가 나타났습니다. 곡선은 하나만 이전에 있었던 두 개의 세포 핵의 시작을 제안했습니다.
.매머드 세포 핵은 DNA가 축적 한 손상으로 인해 더 이상 분열로 진행되지 않았다. 이 연구의 공동 저자 중 하나 인 유전자 엔지니어 인 Kei Miyamoto는 매머드 염색체의 정렬이 매우 불규칙하다고 강조하며, 염색체 주변에서 볼 수있는 곡률이 초기 핵의 가장자리라는 증거는 없다고 강조합니다. 그럼에도 불구하고 미야모토는 관찰 된 활동을“좋은 신호”라고 불렀습니다. 연구원들은 28,000 년 된 매머드 세포를 생명으로 돌려 보지 않았지만, 모든 가능성에 반하여, 그들은 인류 역사가 시작되기 오래 전에 마지막으로 애니메이션이 된 세포 핵 내에서 생화학 적 스파크를 적어도 번식시켰다.
.우리는 이제 세포가 죽음의 경계로 위험하게 바람둥이를 만들 수 있고, 심지어는 완전히 교차 할 수도 있지만 잃어버린 기능을 회복한다는 것을 알고 있습니다. 이 유연성은 의도적이고 적응 적입니다. 세포 수준에서, 더 넓은 수명주기에서와 같이, 사망과 부흥은 전체 시스템이 번성하기 위해 절묘한 균형을 유지해야합니다. 그 균형이 어떻게 유지되는지, 그리고 세포가 그것을 조정하는지 이해하면, 우리에게 해방하면서도 두려운 힘을 줄 수 있습니다.
