장기의 새로운 공급원으로서 종간 키메라의 발달을 보여주는 최초의 연구 이식
Cell에 발표된 연구에서1, 신화 속 사자-염소-뱀 괴물의 이름을 딴 키메라는 인간과 동물의 재료를 결합하여 처음으로 만들어집니다. 그만큼 인간 세포 어떤 조직으로든 발달할 수 있는 인간 줄기세포를 첨단 줄기세포 기술로 돼지 배아에 주입하면 돼지 내부에서 성공적으로 성장하는 모습을 볼 수 있다.
캘리포니아 Salk Institute for Biological Studies의 Juan Carlos Izpisua Belmonte 교수가 이끄는 이 연구는 종간 키메라 초기 배아 발달을 연구할 수 있는 전례 없는 능력을 제공하고 오르간 형성.
인간 돼지 키메라는 어떻게 개발 되었습니까?
그러나 저자는 이 과정이 9%에 불과한 낮은 성공률로 상당히 비효율적이라고 설명하지만 인간 세포가 인간-돼지 키메라의 일부일 때 성공적으로 기능하는 것으로 나타났습니다. 낮은 성공률은 주로 인간과 돼지 사이의 진화적 격차에 기인하며 인간 세포가 조기 형태의 뇌 조직에 통합되고 있다는 증거도 없었습니다. 관찰 결과에 따르면 서 있는 상태에서는 성공률이 낮지만 키메라 배아에 있는 수십억 개의 세포에는 여전히 수백만 개의 인간 세포가 있을 것이라는 사실이 밝혀졌습니다. 이러한 세포만을 테스트하는 것(0.1% ~ 1%)은 종간 키메라에 대한 장기적인 이해를 달성하기 위한 더 큰 맥락에서 확실히 의미가 있을 것입니다.
관련 키메라 연구는 쥐-마우스 키메라의 기능적 섬을 보고하는 스탠포드 줄기 세포 생물학 및 재생 의학 연구소의 히로미츠 나카우치(Hiromitsu Nakauchi)가 이끄는 네이처(Nature)에도 같은 시기에 발표되었습니다.2.
키메라를 둘러싼 윤리적 논의, 어디까지 갈 수 있을까?
그러나 종간 키메라의 발달과 관련된 연구도 윤리적으로 논쟁의 여지가 있으며 그러한 연구가 어느 정도 수행될 수 있고 법적으로나 사회적으로 용인될 수 있는지에 대한 우려를 불러일으키고 있습니다. 여기에는 윤리적 책임과 법적 의사 결정 기관이 포함되며 몇 가지 질문도 제기됩니다.
모든 윤리적 고려사항을 고려한다면, 사람의-동물 키메라는 태어날 수 있습니다. 태어났으나 불임으로 만들어 번식을 허용하지 않는다면 윤리적일까요? 또한, 인간 뇌세포 중 얼마나 많은 비율이 키메라의 일부가 될 수 있는지도 의문입니다. 키메라가 동물 연구와 인간 연구 사이의 주제로서 불편한 회색 영역에 빠질 가능성이 있습니까? 과학자들은 인간에 대한 연구에 많은 장벽이 있기 때문에 자신의 종에 대해 많이 알지 못합니다. 이러한 장벽에는 배아 연구에 대한 지원 없음, 생식세포(정자 또는 난자가 되는 세포) 유전자 변형과 관련된 임상 시험 금지, 인간 발달 생물학 연구에 대한 제한 등이 포함됩니다.
의심의 여지 없이 과학자들은 이러한 질문을 피하는 것이 아니라 적절한 시기에 이러한 문제를 해결해야 할 것입니다. 그러한 노력은 윤리적으로 건전하고 "인간이 되는 것"에 대한 더 깊은 통찰력을 제공하는 추가 연구를 위한 토대를 제공하고 방법을 발전시킬 것입니다.
저자들은 그들의 목표가 두 종의 다른 종의 세포(여기서는 돼지와 인간)의 세포가 어떻게 혼합, 분화 및 통합되는지를 이해하는 것이며 개발 초기 단계에서 인간-돼지 키메라를 분석했다고 명확히 밝혔습니다.
여러 가지 어려움이 있지만 미래에 대한 큰 희망
이 연구는 윤리적으로 도전적임에도 불구하고 흥미진진하며, 몸이 큰 동물(돼지, 소 등)을 사용하여 이식 가능한 인간 장기를 생성하기 위한 첫 번째 단계입니다. 오르간 크기와 생리는 인간과 매우 유사합니다. 그러나 현재 연구를 보면 우리가 말하는 면역 거부 수준이 매우 높습니다. 키메라에서 자라는 모든 장기에 대한 돼지의 기여(돼지 세포)는 성공적인 인간 장기 이식에 대한 생각에 있어서 매우 큰 도전입니다.
그럼에도 불구하고 이곳의 미래에 대한 진정한 희망은 이식을 위한 새로운 장기 공급원 줄기 세포 및 유전자 편집 기술을 사용하여 인간에서. 이것은 중요하고 시간이 필요합니다. 많은 환자가 대기자 명단에서 사망하고(특히 신장 및 간 요구 사항이 있는) 이식에 대한 엄청난 수요와 충분한 기증자가 매우 부족합니다.
저자들은 이 연구가 다른 관련 연구 분야에도 영향을 미칠 것이라고 주장합니다. 상대적으로 더 많은 인간 조직을 가진 키메라의 지속적인 개발은 종 간의 차이를 이해하는 것 외에도 인간의 질병 발병을 연구하고 인간 참가자에 대한 시험 전에 약물을 스크리닝하는 데 의미와 유용성을 갖습니다. 본 연구에서 이 기술은 인간 키메라에 사용되지 않았지만 이론적으로 말하면 향후 키메라를 사용하여 이식용 인간 장기를 만드는 데 보완적인 방법론이 고안될 수 있습니다. 이 분야에서 더 많은 작업을 수행하면 키메라 개발에 사용될 때 이러한 기술의 가능한 성공과 한계에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.
이것은 인간과 동물 키메라의 발달에 대한 최초이자 중요한 연구이며 동물 환경에서 세포의 생성 및 발달 경로에 대한 과학계의 이해를 심화시키는 길을 열어줍니다.
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출처
1. Wu J et al. 2018. 포유류 만능 줄기 세포를 사용한 종간 키메라 현상. 세포. 168(3). https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.12.036
2. Yamaguchi T et al. 2018. 종간 기관 형성은 자가 기능 섬을 생성합니다. 자연. 542. https://doi.org/10.1038/nature21070
