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    성체줄기세포 기본 원리(dogma)에 대한 의문을 제기하는 McSC(melanocyte stem cell)

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 23-34

■ 모낭에서 멜라닌 세포를 생산하는 성체줄기세포는 기존의 성체줄기세포와 달리 특이한 분화 및 증식 패턴을 보인다는 연구결과가 발표

○ 야구선수 요기베라(Yogi Berra)는 “주목하면 많은 것을 관찰할 수 있다(You can observe a lot by watching).”고 말했는데, 최근 Nature에는 이러한 격언을 극단적으로 실천한 연구결과가 보고

- 연구팀은 마우스에서 2년 동안 모낭 하나하나에서 멜라닌 세포를 생성하는 성체줄기세포(McSCs, melanocyte stem cells)를 단일세포 수준에서 관찰

○ 관찰을 통해 McSC는 모낭을 오르내리며(yo-yoing), 성체줄기세포로서는 매우 독특한 특성을 발견

- 포유류의 성체줄기세포는 일반적으로 niche라고 불리는 부위에서 머물러 있으면서 복제와 분화를 하는데, McSC는 복제와 분화 과정에서 세포가 필요한 조직으로 이동하는 차이점을 보임

- 지금까지 연구자들은 McSC도 일반적인 패턴을 따라 모낭(follicle)의 상부에 있는 돌출부(bulge)와 하부에 있는 모발 배아(hair germ)로 구성된 영역에 머물면서 모낭의 기저부로 이동하는 멜라닌 세포(melanocytes)로 분화한다고 추측

○ 이번 연구에서 연구팀은 단일세포를 추적 관찰하는 혁신적인 접근방식들*을 도입하여 McSC의 성장주기를 끈질기게 모니터링하여 분석

* 세포 라벨링 방법으로 세포와 그 후손 세포를 시간이 지남에 따라 추적하는 계통 추적(lineage tracing) 기술과 살아 있는 마우스에서 피부의 동일한 부분을 지속 관찰하는 생체 내 이미징(intravital imaging) 기술을 조합

- 우선 예상대로 마우스의 McSC는 모발 성장주기 휴지기(telogen) 동안 모발 배아와 모낭 돌출부에 존재한다는 것을 관찰

- 그러나 성장기(anagen)가 되면 McSC는 모낭의 바닥을 향해 이동한 후 다시 돌출부로 올라온 다음 모낭의 원래 niche로 돌아가는 것을 확인

○ 연구팀은 McSC가 모낭의 기저부로 이동하면서 멜라닌 세포로 분화된다는 것을 단일세포 RNA 시퀀싱*으로 규명

* 성숙한 멜라닌 세포의 일부 특징(색소 침착 등)에 관한 분화 마커를 단일세포 RNA 시퀀싱을 통해 포착

- 또한 놀랍게도 분화된 세포는 분화 프로그램을 역전시켜 미분화된 줄기세포로 전환되어 모낭 돌출부로 회귀하며, 이러한 모발의 성장주기는 2년간 성체 마우스에서 계속된다는 것을 발견

< McSCs에서 멜라닌 세포가 생산되는 주기 >

¶ McSC는 모발 성장주기의 휴지기(telogen) 동안 모낭의 돌출부와 배아에 머물러 있다가 모발 성장이 시작(anagen onset)되면 모발 배아가 아래쪽으로 확장 → McSC가 중간 단계로 분화되면서 확장된 모발 배아 아래로 이동 → 성장기 중후반(mid-to-late anagen) 단계에 McSC는 새로운 모발이 자라는 모낭에서 성숙한 멜라닌 세포로 분화되거나 미분화되어 모낭의 돌출부로 다시 올라가 모발 배아로 이동

출처 : Nature, Yo-yoing stem cells defy dogma to maintain hair colour, 2023.4.19.

■ 이러한 발견은 지금까지 적용되었던 성체줄기세포 기본 원리(dogma)에 대한 의문을 제기하며, 새치, 흑색종 치료에 대한 가능성을 제시

○ McSC는 기존의 성체줄기세포와 두드러지게 구별되는 2가지 특징이 있는 것으로 분석

- 하나는 물리적인 이동으로, niche에서 다른 위치로 갔다가 다시 되돌아 온다는 것이며,

- 분화의 유연성은 물리적 이동보다 더 놀라운 두 번째 특징으로, 자연적인 생체 내 환경에서 성체줄기세포가 분화한 다음 다시 역분화할 수 있다는 것을 발견

- 이러한 발견은 성체줄기세포가 분화되는 방향만 있다는 기본 원리(dogma)에 대한 의문을 제기

...................(계속)

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