바이오인

키메라 배아로 돼지에서 인간화 신장 배양

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 23-66

■ 중국 연구팀, 인간과 돼지 키메라 배아(chimeric embryo)를 제작하여 돼지에서 초기 인간 신장 형성을 확인

○ 장기 부족 문제를 해결하기 위해 인체에서 면역을 유발하는 유전자가 변형된 돼지의 신장과 심장을 이식하는 시도가 있었으나, 면역억제 약물 복용과 같이 평생 치료를 해야하는 상황

- 이에 대한 대안으로 특정 장기에 관한 유전자가 제거된 돼지 배아에 인간의 줄기세포를 넣어 원하는 장기를 성장시키는 아이디어를 연구 중

○ 중국과학원(CAS) 광저우 바이오의학보건연구원 Liangxue 박사 연구팀은 인간화 신장을 가진 돼지 배아를 만들고 이를 대리모 돼지에 이식, 28일간 성장시키는 데 성공했다는 논문*을 발표

* Cell Stem Cell, Generation of a humanized mesonephros in pigs from induced pluripotent stem cells via embryo complementation, 2023.9.7

- 신장 형성 유전자를 제거한 돼지 배아에 인간 유도만능줄기세포(iPSC)를 주입해 인간과 돼지 세포를 모두 가진 키메라 배아(chimeric embryo)를 만든 뒤,

- 대리모 돼지에 이식하고 28일간 키워 인간화된 신장이 정상적인 구조와 세뇨관을 형성하는 것을 확인

○ 이전 연구에서 유사한 방법으로 인간 혈액이나 골격근 같은 조직을 돼지 몸 속에서 만든 적은 있지만 인간화 고형 장기를 성장시킨 것은 이번이 처음이라고 설명

■ 특히, 연구팀은 인간 줄기세포가 돼지 배아에 잘 통합되도록 하기 위해 3가지 방법을 사용

○ 먼저 돼지 배아에 주입될 인간 줄기세포를 유전적으로 변형하여 2개 유전자(MYCN, BCL2)의 활동을 증가시켰는데, 이러한 변화는 인간 세포가 돼지 세포와 경쟁하는 능력을 강화하고 세포자살(apoptosis)을 억제

○ 두 번째로, 인간 세포가 돼지 세포보다 발달 측면에서 앞서는 문제를 극복하기 위해 배아줄기세포와 같은 초기 발달 단계로 되돌리는 특수 배지(4CL medium)를 만들어 인간 줄기세포를 배양

- 그 결과, 인간 세포는 인접한 돼지 세포와 더 잘 통합되는 것을 확인

○ 마지막으로, 인간 줄기세포가 돼지 고유의 신장과 경쟁할 필요가 없도록 크리스퍼(CRISPR) 유전자편집기술로 돼지 배아에서 신장 발달에 필요한 유전자 2개(SIX1, SALL1)를 제거

< 인간+돼지 키메라 배아 제작, 대리모 이식 및 성장 과정 >

출처: Cell Stem Cell, Generation of a humanized mesonephros in pigs from induced pluripotent stem cells via embryo complementation, 2023.9.7

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