바이오인

 

 

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줄기 세포 (stem cell)란 대칭적 (symmetry)이거나 비대칭적 (asymmetry) 인 세포 분열방법으로 무한 기간동안 자기의 분화 능력을 유지하거나 (self-renewal) 특정한 세포로분화할 수 있는 능력을 가진 세포다.  일반적으로 분화능력의 특성과 발달에 따라 줄기세포의 성격을 크게 세가지로 나눌 수 있는데, 우선 첫째로, 포유동물의 배아 발달과정에서 정자와 난자에 의해 수정이 이루어 진 직후 세포를 일컬어 totipotent 세포의 성격을 지니고 있다고 말할 수 있으며 morula stage 까지 이러한 세포의 성격을 지닌다.

 

 그 뜻은 모든 세포로의 분화 뿐만 아니라 독립적으로 세포를 분리하여 자궁에 착상한다면 또다른 태아로 발달 할 수 있다. 두번째는, 수차례의 세포 분할이 된 다음 배아는 좀 더 특정한 성격을 지니며 안쪽이 공벽으로 남아있는 이른바 blastocyst를 거치게 된다. Blastocyst는 영양막 (trophoblast)과 속세포 덩이 (Inner cell mass, ICM)로 구성되어 있으며 영양막은 자궁에서 태아 발달에 필요한 지지조직이나 태반을 형성하며 ICM은 실제로 모든 기관으로 분화 가능한 포텐셜을 가지는 세포가 형성된다. 이러한 ICM의 세포들은 전분화능 (Pluripotent) 세포로 규정되며 모든 필요한 세포로 분화되지만 완전한 기관을 형성하지는 못한다. 이러한 ICM 세포를 배양하여 전분화능 상태의 배아 줄기 세포 (embryonic stem cell)가 형성되는 것이다. 이러한 배아 줄기 세포가 형성되는 blastocyst시기가 지나고 난 후 좀 더 분화된 세포는 고유한 영역에만 분화능을 가지 는 multipotent 성격을 가지는 줄기 세포로 형성되며 좀 더 제한된 세포 분화 능력을 가진 줄기세포가 만들어진다. 일반적으로 일컫는 성체 줄기 세포 (adult stem cell)는 multipotent 줄기 세포의 성격을 가지고 있으며 제한된 plasticity로 특정 세포의 재생과 분화를 일으킨다.5 반면, ICM 세포에서 유래된 배아 줄기는 특정 조건에서 무한정 자기의 전분화능을 잃어버리지 않고 증식할 수 있는 전분화능 유지 즉 Self-renewal 성격을 유지 시킬 수 있으며 또한 이론적으로 특정 분화 조건에서 모든 기관의 세포 종류로 분화가 가능하기 때문에 치료목적과 조직 재생에 있어서 그 가능성이 매우 크다.6 배아 줄기 세포는 1980년대 초 마우스에서 착상전 ICM 세포에서 분리하여 배양에 성공하였으며7,13 Thomson에 의해 영장류 및 인간 배아 줄기 세포의 배양이 성공하기에 이르렀다.

 

전분화능 줄기 세포의 종류로는 크게 세가지로 분리되는데 첫째는 배아 종양 세포 (embryonal carcinoma cell)로서 고환의 악성 기형암종 (teratocarcinoma) 에서 유래되었으며 두번째는 착상 후 배아중 원시 생식 세포 (primordial germ cell)에서 분리한 배아 생식 세포 (embryonic germ cell), 마지막으로 위에서 언급한 배아 줄기 세포이다 (Fig.1).6, 10 비록 세포와 세포군의 모양이 거의 구분이 없고 전분화능 세포에 대표적으로 발현되는 단백질들이 공통적으로 존재하지만, 핵형 (karyotype)의 차이,11 염색체의 리모델링 그리고 전분화능에 따라 약간의 차이를 보이는 것으로 알려져 있다.

 

이번 글에서는 배아 줄기 세포의 성격과 분화 조절 및 최근의 응용 연구 사례등 새롭게 밝혀진 연구내용을 소개하고자 한다.

 

 

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