실험실에서 배아 만들기: 어떻게, 왜, 그리고 미래는 무엇을 의미합니까?

[이매진]

실험실에서 배아 만들기: 어떻게, 왜, 그리고 미래는 무엇을 의미합니까?

https://www.medicalnewstoday.com/articles/creating-embryos-in-the-lab-how-why-and-what-the-future-holds

Scientists say they have created 'embryos' without sperm or eggs

실험실에서 배아 만들기: 어떻게, 왜, 그리고 미래는 무엇을 의미합니까?

정자와 난자 세포 이외의 세포에서 배아를 만든 다음 자궁 밖에서 배양하는 것은 지난 5년 동안 크게 발전한 연구 분야입니다. 인간 발생학의 "블랙박스"를 풀 때까지 얼마나 걸립니까?

Pinterest에서 공유과학자들은 왜 정자나 난자가 없는 '배아'를 만드는가? 이미지 크레디트: 과학 사진 라이브러리 - ZEPHYR/Getty Images.

이달 연구자들은 정자와 난자, 자궁을 사용하지 않고 배아줄기세포만으로 만든 생쥐 배아 모델을 기존 실험 보다 약 2일 더 긴 8.5일 동안 배양했다고 발표 했다.

유전자 분석에 따르면 이러한 배아 모델의 구조와 세포 활동은 실제 마우스 배아와 95% 유사하고 기능적이었습니다. 이것은 이러한 모델이 자연 배아와 충분히 유사하여 작동 방식에 대한 통찰력을 얻기 위해 연구할 수 있음을 시사합니다.

생쥐와 인간 배아에 대한 연구는 그들이 분열, 이식 및 발달할 수 있는 메커니즘에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 그러나 처음부터 그것들을 구축할 수 있다는 것은 연구자들이 배아에 대한 잠재적으로 비용이 많이 들고 비윤리적인 실험을 우회하는 데 도움이 되며 또한 그들이 작동하는 방식에 대한 가정이 올바른지 확인하는 데 도움이 됩니다.

최근 Cell 에 게재된 논문 은 이스라엘 Rehovot에 있는 Weizmann Institute of Science 의 Jacob Hanna 교수 연구실의 연구원들의 성과를 간략하게 설명합니다 .

이것은 최근 몇 년 동안 실험실에서 처음부터 배아를 생성하기 위한 일련의 증분 단계의 최신 단계입니다.

줄기세포에서 유래한 최초의 배아 

Hanna 교수의 팀 은 이미 작년에 Nature 지에 퍼즐의 특히 중요한 부분에 대한 세부 사항을 발표했는데 , 당시 그들은 자궁 밖에서 배아 모델을 성장시키는 데 사용했던 과정을 설명했습니다.

그들이 개발한 시스템은 세포의 배양 역할을 하는 액체로 채워진 병을 사용하며, 이는 다양한 발달 지점에서 회전하거나 정지할 수 있습니다.

한나 교수 는 Medical News Today 에 보낸 이메일에서 다음과 같이 말했습니다. 줄기 세포에서만 [처음부터] 배아 ab initio."

“자연배아를 키울 방법을 모른다면 어떻게 합성배아를 키울 것인가? 낮고 실제로 동일한 장치, 동일한 배지 조건 및 동일한 매개변수가 27개 세포의 집합체를 허용했습니다.만능 줄기 세포신뢰할 수 있는 출처8일 후에 이 장치에 배치하면 8.5단계 배아에 도달할 수 있습니다."

– Jacob Hanna 교수

“장치와 미디어가 중요했습니다. 이 배아는 전체 배아입니다. [a] 난황낭과 태반이 있습니다. 그러나 놀랍게도 우리는 태반 줄기 세포와 난황 줄기 세포를 사용하지 않고 전 세계의 실험실에서 일상적으로 확장되는 순수 만능 배아 줄기 또는 유도 만능 줄기 세포주에서만 모든 것이 독점적으로 만들어질 수 있음을 보여주었다”고 설명했습니다.

이 놀라운 이유는이전에신뢰할 수 있는 출처, 연구자들은 태반, 난황, 양막을 형성하기 시작한 배아 줄기 세포와 배아 줄기 세포의 혼합물을 사용하여 양막을 형성하기 시작한 배아 모델을 만들었습니다.영양막신뢰할 수 있는 출처층. 이것은 일반적으로 배아에서 태반으로 분화하는 층입니다.

그러나 이 최신 실험 세트의 실패율은 높았습니다. 이러한 세포 혼합물 10,000개 중 50개만이 먼저 구체로 형성되고 그 다음 배아와 같은 더 달걀 모양의 구조로 형성됩니다.

이 배아 모델은 임신을 지원하는 구조를 생성하기 시작했을 뿐만 아니라 성장한 8.5일이 끝날 때까지 박동하는 심장, 혈액 줄기 세포 순환, 주름이 있는 머리 부분, 신경 세포를 형성했습니다. 관과 장관의 시작.

계속되는 배아 연구 경쟁

같은 주에 이 논문 은 캠브리지 대학에 기반을 둔 Magdalena Zernicka-Goetz 교수 의 연구실인 Cell 에 게재되었습니다. preprint 서버에 두 개의 논문이 게재되었습니다. shared here and here . 실제로 Zernicka-Goetz 교수 팀은 Cell 연구 발표 당일 후자를 공유했습니다 .

이 논문은 캠브리지 연구소의 연구원들이 배아 모델을 사용하여 자체 연구에서 유사한 기관 구조가 형성되기 시작하는 것을 관찰한 방법을 설명합니다.

Zernicka-Goetz 교수는 MNT 와의 인터뷰에서 이러한 논문이 앞으로 몇 주 안에 동료 심사 저널에 게재될 것이며 최종 버전은 현재 금수 조치를 받고 있다고 말했습니다.

"그래서 그것은 [단계] [과정] […] 우리 논문이 더 발전된 것을 보여줄 것입니다."라고 그녀는 말했습니다.

이 최신 발견은 Zernicka-Goetz 교수와 다른 실험실과 팀의 이전 작업을 기반으로 한다고 그녀의 남편 David Glover 교수 는 말했습니다.

교수. Glover와 Zernicka-Goetz는 Cambridge와 CalTech에 팀이 있습니다. 그들은 함께 연구를 수행했으며 곧 출판될 논문 중 하나에 공동 저자로 출연합니다.

그는 인터뷰 에서 MNT 와의 인터뷰에서 다음 과 같이 말했습니다. 세포와 배아 세포."

배아외 세포신뢰할 수 있는 출처배아 생존을 유지하는 데 중요한 배아 외 조직을 형성하는 주요 구성 요소를 포함합니다. 배아외 조직에는 태반, 난황낭 및 양막이 포함됩니다.

Glover 교수는 이러한 조직의 발달 시작을 특징으로 하는 배아 모델을 생산할 수 있다는 것은 배아 모델이 자연적으로 발달하는 배아처럼 발달하고 자가 조립하는 데 도움이 되는 신호 전달을 시작하는 데 도움이 되기 때문에 매우 중요하다고 말했습니다.

“사실은 우리 자신의 배아가 자궁 내에서 발달하기 때문에 제대로 발달하기 위해서는 배아외 조직이 필요합니다. 그리고 그 배아외 조직에는 두 가지 기능이 있습니다. 그들은 물론 구조적 기초를 제공하고 난황낭을 제공하며 태반을 제공합니다.”라고 그는 설명했습니다.

“그러나 그들은 그 단계에 도달하기 전에 배아에 신호를 제공하여 적절하게 발달하는 방법을 알려줍니다. 그리고 거기에 그러한 신호가 없으면 배아가 제대로 발달하지 못하는 것입니다.”라고 연구원이 덧붙였습니다.

이 특정 모델은 현재 개발 중인 배아 모델의 한 유형일 뿐이라고 글로버 교수는 말했습니다.

연구원들은 다음과 같은 다른 모델도 개발했습니다.블라스토이드신뢰할 수 있는 출처, 배아의 착상 전 배반포 단계를 재현하려는 시도, 및가스트룰로이드신뢰할 수 있는 출처, 배아외 조직이 없고 결과적 으로 뇌 영역이 없는 경향이 있습니다 .

착상 전 단계 조사

오스트리아 비엔나에 있는 오스트리아 과학 아카데미 분자 생명 공학 연구소 의 Nicholas Rivron 박사의 연구실은 착상 전 단계에 대한 더 큰 통찰력을 얻기 위해 배아 모델을 개발하는 작업을 하고 있습니다.

그의 그룹은 2018년 핵심 논문을자연신뢰할 수 있는 출처. 그것은 배아 줄기 세포와 영양막층의 줄기 세포를 사용하여 마우스 배아 모델을 개발하여 며칠 동안 마우스의 자궁에 이식할 수 있는 배반포체를 만드는 방법을 설명했습니다.

그런 다음 2021년 12월 같은 팀에서 다른 논문을 발표했습니다.자연신뢰할 수 있는 출처. 이번에 그들은 인간 만능 줄기 세포로 만든 배반포 단계의 배아 모델을 어떻게 만들었는지 설명했습니다.

MNT 와의 인터뷰에서 Rivron 박사는 다음과 같이 말했습니다. 가족 계획, 출산율 저하, 질병의 근원 등 다양한 건강 문제를 해결하기 위해.”

최신 논문에 설명된 배아 모델은 태반을 형성할 일부 구조를 형성하도록 자가 조직화되었음을 보여주었지만 이러한 배아 모델은 태반 없이 얼마나 더 성장할 수 있는지에 의해 제한을 받았습니다.

"태반의 한계는 태반입니다. 태반은 매우 중요합니다." 태반이 태아가 더 성장하고 발달하는 데 필수적인 영양소와 산소를 배아에 제공한다는 사실 때문에 그는 말했습니다.

연구원은 어디까지 갈 수 있습니까? 

최신 논문은 또한 기관 발생으로 알려진 기관 발달의 맨 처음 단계가 이러한 모델 배아에서 관찰될 수 있음을 확인했습니다.

이것은 일반적으로 자궁에서 발생하기 때문에 일반적으로 관찰하기 어려웠습니다. 그러나 이러한 배아 모델을 실험실에서 개발하는 과정을 확립함으로써 세포의 분화, 이러한 분화의 유전적 조절 및 전형적인 발달에 필요한 환경을 모두 연구할 수 있습니다.

최신 논문은 윤리적 승인이 필요한 모델 배아를 개발하기 위해 마우스 배아 줄기 세포를 사용했습니다. 대조적으로, 인간 배아 연구는 광범위하게 규제됩니다.

이 규정에 대한 지침은 국제줄기세포연구학회(ISSCR) 에서 약 5년마다 발표하며 마지막 지침 세트는 작년에 발표되었습니다. 이 지침은 줄기 세포 유래 배아 모델의 존재와 인간 세포와 함께 다른 종의 세포를 사용하여 구축된 키메라 배아 모델의 가능성을 다루었습니다.

배아 모델을 사용하여 장기를 성장시키는 것이 기술적으로 가능하다는 것이 증명될 수 있지만 Rivron 박사는 이것이 필요하지 않거나 실제로 윤리적으로 바람직하지 않을 수 있다고 지적했습니다.

그는 대신 세포 행동 및 아마도 기관의 발달을 조사하는 데 사용할 수 있는 기관 조직의 줄기 세포 유래 모델인 오르가노이드의 개발을 지적했습니다.

사실, 하버드 대학교의 연구원들이 인간 심장의 생명공학적 구조를 어떻게 가졌는지를 설명하는 논문 이 배아 모델에 대한 최신 기사와 같은 주 사이언스 에 게재되었습니다.

Rivron 박사는 최신 ISSCR 지침에 기여했으며 MNT 에 다음 과 같이 말했습니다. 방법입니다."

오르가노이드와 배아 모델의 개발은 모두 지난 5년 동안 비약적인 발전을 이루었으며, 포유류 구조를 이해하고 재현하는 데 사용할 수 있는 새로운 게놈 접근 방식의 기반이 비슷합니다.

앞으로 몇 년 동안 분야가 수렴하여 개발의 "블랙 박스"를 해제할 수 있는 훨씬 더 많은 도구 세트를 제공하는 방법을 보는 것은 흥미로울 것입니다.