자궁에서 특정 뼈를 형성하는 유전자는 나중에 이를 치유합니다.

[아름이]

자궁에서 특정 뼈를 형성하는 유전자는 나중에 이를 치유합니다.
줄기 세포 신호를 증가시키면 생쥐에서 노화와 관련된 뼈 치유 손실이 줄어듭니다.
날짜:
2023년 3월 20일
원천:
NYU Langone Health / NYU 그로스만 의과대학
요약:
출생 전 뼈 형성을 조절하는 것으로 오랫동안 알려진 유전자가 나중에 뼈 치유도 조절한다는 새로운 연구 결과가 나왔다.

전체 이야기
출생 전 뼈 형성을 조절하는 것으로 오랫동안 알려진 유전자가 나중에 뼈 치유도 조절한다는 새로운 연구 결과가 나왔다.

NYU Langone Health의 연구원들이 이끄는 새로운 연구에서는 뼈 형성 및 복구에 관여하는 줄기 세포의 컨트롤러로서 신체의 각 위치에 특정한 핵심 Hox 유전자를 정확히 지적했습니다. HOX 단백질은 DNA에 부착되어 유전자의 작용에 영향을 미치는 전사 인자에 대한 지침을 암호화하여 태아의 사지 위치를 지정하는 신체의 "우편 번호"와 같은 역할을 합니다.

이러한 조정은 미성숙 줄기 세포가 자궁에서 증식하고 성숙함에 따라 심장 근육, 신경, 뼈 등이 올바른 위치에 있도록 안내한다고 연구 저자는 말합니다. 뼈는 건강한 조직을 유지하고 부러진 뼈를 치유하는 데 필요한 대체 세포로 성숙할 준비가 된 성인기까지 줄기 세포 풀을 유지하는 조직 중 하나입니다.

Development 저널에 최근 온라인으로 발표된 이 새로운 연구는 성인기의 Hox 유전 프로그램이 골막 줄기 및 전구 세포 또는 PSCP라고 하는 뼈 줄기 세포 유형을 제어한다는 것을 발견했습니다. 이 세포들은 그들이 처음 형성되었던 자궁에서 결정된 위치에 따라 뼈를 치료하는 데 중심적인 역할을 합니다. 신체의 형성 계획을 설정하는 공간 코드를 암호화하는 것으로 이미 알려진 HOX 유전자는 연구에서 다른 위치의 성체 줄기 세포에 그들이 상주하는 특정 뼈를 재생하는 데 필요한 특성을 부여하는 것으로 나타났습니다.

노화가 진행되는 동안 이러한 줄기 세포는 고갈되어 뼈가 약해지고 골절되기 쉽고 치유 속도가 느려집니다. 이러한 치유 손실에 대응하기 위한 노력의 일환으로 연구팀은 노화된 쥐에서 두 개의 "정강이 뼈" 중 더 큰 경골에서 Hoxa10 전사 인자의 구축을 지시하는 유전자의 활동을 증가시키면 32.5 골절 복구 능력의 % 회복.

"우리의 데이터는 Homeobox 또는 Hox 유전자가 성인기에 줄기 세포 성숙의 필수적인 위치 특정 조절자로서 이전에 알려지지 않은 기능을 밝혀냈으며, 발현이 단기적으로 국소적으로 증가하면 치유를 촉진할 수 있습니다."라고 해당 연구 저자 Philipp Leucht, MD가 말했습니다. NYU Langone Health의 정형외과 부교수인 Raj-Sobti-Menon 박사. "치유력이 약한 사람들에게 뼈를 만드는 세포의 공급원으로서 성체 줄기 세포의 치료 가능성은 엄청납니다."

뼈는 주의가 필요합니다

현장의 근본적인 질문은 뼈의 중심에 있는 골수에 있는 줄기 세포에 의해 뼈 치유가 더 많이 이루어지는지, 아니면 단단한 결합 조직과 세포로 채워진 외부 뼈층인 인근 골막에 고이는 것으로 알려진 줄기 세포에 의해 더 많이 유도되는지였습니다. 지역. 두 줄기 세포 유형 모두 골절에 대한 반응으로 새로운 뼈를 낳는 세포인 조골 세포로 성숙할 수 있는 능력이 있지만, 현재 연구에서는 골막의 줄기 세포인 PSPC가 뼈 복구에 중요한 기여자라고 주장합니다.

연구 결과는 줄기 세포 풀을 손에 들고 유지하려면 성숙하지 않고 지속적으로 분열하고 증식하는 신호를 받아야 하며 필요할 때까지 "줄기"를 유지해야 한다는 이해를 바탕으로 합니다. 신체는 줄기 세포가 미성숙 상태를 유지하는 정도를 제어하여 뼈 복구를 조절합니다. 가장 원시적인 세포는 유연성과 빠르게 증식하는 능력으로 인해 치유에 가장 큰 역할을 합니다.

현재 연구에서 연구원들은 Hox 결핍이 성숙한 뼈 세포 유형으로 분화하는 줄기 세포의 성향을 증가시킨다는 것을 발견했습니다. 반대로, 팀이 경골 줄기 및 전구 세포에서 Hoxa10 발현을 증가시켰을 때, 치유의 일부로 새로운 뼈를 만드는 세포가 되기 위해 필요한 단계인 줄기 세포와 유사한 상태로 다시 프로그래밍했습니다.

구체적으로 저자들은 PSPC가 더 성숙한 PP1(periosteal progenitor 1) 및 PP2s(periosteal progenitor 2) 세포와 함께 줄기세포가 가장 많은 순수 골막 줄기 세포(PSC)를 포함하는 혼합 줄기 세포 집단으로 존재한다고 말합니다. 현재 연구 저자들은 Hoxa10 발현이 PSC에서 가장 풍부하고 세포가 계보 계층을 따라 PP1 및 PP2로 진행함에 따라 현저히 감소한다는 것을 발견했습니다. 이러한 보다 성숙한 전구체에서 Hox 유전자의 활성을 증가시킨 실험은 세포가 보다 원시적인 줄기 세포 정체성으로 재프로그래밍됨에 따라 PSC의 약 3배 증가를 가져왔습니다.

"PSPC는 많은 관련 줄기 세포 그룹보다 자연적으로 뼈를 재생하는 경향이 더 큰 것을 포함하여 미래의 세포 기반 치료법의 기초를 형성하는 뚜렷한 특성을 가지고 있습니다. "이러한 세포에서 Hox 활동을 수정함으로써 뼈 치유 능력이 부족한 개인의 뼈를 보다 효과적으로 재생하도록 도울 수 있습니다."

Leucht 및 Leclerc와 함께 정형외과의 연구 저자는 Lindsey Remark, Malissa Ramsukh, Anne Marie Josephson, Laura Palma, Paulo EL Parente, Margaux Sambon, 이수연, Emma Muiños Lopez 및 공동 선임 저자인 Sophie Morgani입니다. 이 연구는 National Institutes of Health 보조금 R01AG056169, K08AR069099, S10OD010751, 5P30CA016087 642 및 P41 EB017183과 Perlmutter Cancer Center 지원 보조금 P30CA016087, Patricia 및 Frank Zarb 가족, CTSI TL1 박사 후 장학금의 지원을 받았습니다. 뉴욕 줄기 세포 재단.


출처 : https://www.sciencedaily.com/