분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2015-03-17 12:58:11 , Hit : 946
 상처 치유 관련 미스터리 이해

http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2015030242&service_code=03  
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-03-17  
    

  
무엇이 세포의 집단적 이동(collective cell migration)을 유발하고 조절하는 지가 애리조나대학교 (University of Arizona) 연구팀에 의해 밝혀졌는데, 이는 모든 생물체에 가장 보편적이지만 가장 잘 이해되지 않은 생물학적 프로세스 중 하나이다. 학술지 Nature Communications에 3월 13일 실린 이번 발견은 세포 이동의 도구, 특히 상처 치유 프로세스를 설명해준다. 이번 결과는 재생의료 (regenerative medicine)에서의 중요한 발전을 의미하는데, 이 분야에서는 세포의 모양과 기능을 조종하여 새로운 조직, 더 나아가 기관을 만들어, 상해나 질병으로 손상된 조직 등을 재생 또는 대체시킨다.

이번 발견으로 조직 재생이 조절되는 방법에 대한 이해가 증진되고, 이들 프로세스를 가이드하는 능력이 진전되었다는 것이 이번 연구를 주도한 웡 (Pak Kin Wong) 교수의 말이다. 최근 들어, 세포 이동의 분자기구에 대한 이해에 있어 진전이 있긴 하지만, 세포 이동이 처음 시작될 때 무엇이 이를 지시하는 지에 대해서는 아직 진전이 없다고 한다. 모든 생명체에 있어 공통적인 이 시스템을 지시하는 것이 정확이 무엇인지가 모르는 것이다.

<무리의 지도자 (Leaders of the Pack)>
그 해답에는 살아있는 세포 서로 간에 미치는 힘인 생물역학적 스트레스 또는 힘((biomechanical stress, or force)과 생화학적 신호화(biochemical signaling) 간의 상호작용이 포함된다. 예를 들어, 세포가 파괴되어 없어지고 자유 공간이 생기는 상처 부위처럼, 역학적 힘이 사라지면, DII4라고 하는 단백질 분자가 근처 세포들을 조직화하여 상처 부위로 이동하게 하고, 그 곳을 새로운 조직으로 덮는다는 것을 이 연구팀이 발견했다. 더욱이, 이 프로세스는 동일한 세포들을 리더(leader)와 추종자(follower) 세포로 특수화시킨다는 것도 발견되었다. 이전에 연구자들은 리더 세포가 무작위적으로 만들어지는 것으로 추정했었다.

세포들이 상처부위로 집단적으로 이동할 때, DII4 단백질에 특이적인 유전적 암호 즉 메신저 RNA(mRNA)를 발현하는 리더 세포가 무리의 전면(migrating tip)에 나타나는 것을 이 연구팀은 관찰했다. 그 다음, 그 리더 세포가 추종자 세포들에게 어떤 mRNA를 발현시키지 않게 하는 시그널을 보낸다. 그리고 이 정교한 자가조절적 시스템은 새로운 조직이 상처를 덮을 때까지 지속적으로 활성화된다.

상처 치유와 조직의 발달 동안 일어나는 이 같은 프로세스는 암 확산에도 적용된다. 이 역학적 힘과 유전적 시그널링의 조합으로, 암 세포들이 자극되고, 집단적 이동이 이루어져 건강한 조직이 침범된다. 리더 세포와 DII4 단백질의 존재는 수년 동안 알려져 왔지만, 세포의 집단적 이동에 중요할 것으로 추정되었다. 그러나 리데 세포가 어떻게 정확히 만들어지고, 무엇이 이들의 행동 그리고 이들의 유전적 구성을 제어하는 지는 지금까지 수수께끼였다.

<폭넓은 의료적 적용>
리더 세포의 유전적 구성을 알고, 이들의 형성과 행동을 이해한다는 것은 세포 이동을 변화시킬 수 있다는 의미다. 이 새로운 지식으로 세포 그리고 분자 수준에서 인체 조직의 형성을 가져오는 일련의 이벤트들이 만들어질 수 있다. 이제 생체공학자는 정상 세포가 손상 조직을 치유하도록 조정하거나, 암 세포가 건강한 조직을 침범하지 못하게 하는 데 필요한 정보를 가지게 된 것이다.

이번 발견은 다양한 질병이나 문제가 있는 사람들에게 중요한 의미가 있다. 예를 들어, 이번 발견은 비 치유성의 당뇨병적 상처(non-healing diabetic wounds) 치료법의 진전으로 이어질 수 있는데, 이는 미국에서 하지 절단(lower limb amputations)이 이루어지는 원인의 1순위이다. 그리고, 심장질환의 주요 원인인 동맥에서 프라크 축적(plaque buildup), 그리고 치명적 결과를 초래하는 암의 확산을 늦추거나 중단시키는 등에도 중요하다. 또한 이번 연구 결과는 인체에 성공적으로 이식 가능한 생물공학적 조직과 기관의 개발에도 박차를 가할 수 있다.

이 연구팀은, 단일 세포 유전자 발현 분석, 컴퓨터적 모델링 및 저속의 현미경 촬영 기술의 조합으로, 사람의 유방암 세포(in vitro)와 생쥐의 표피 세포 (in vivo)에 리더 세포의 형성과 행동을 공초점 현미경 하에서 추적했다. 그리고, 이 연구에는 약리적, 레이저 및 그 외의 수단으로 리더 세포를 조작하여 리더 세포들이 어떻게 반응하는지를 알아보기 위한 작업도 이루어졌다.

놀랍게도 레이저로 개별 리더 세포들이 파괴되면, 이동하는 끝(migrating tip)에서 새로운 리더 세포들이 신속히 나타나 그 자리를 대신하는 것이 관찰되었다. 웡 교수는 이 세포 이동과 리더 세포의 형성의 신비를 기러기 떼의 V-형태 비행이나 개미의 집단 이주를 일으키는 자연의 프로세스에 비유한다.



http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-03/uoa-uru031315.php







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