기술동향
ISSCR 2021 학회 참가기
- 등록일2021-08-24
- 조회수4207
- 분류기술동향
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자료발간일
2021-08-24
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출처
생물학연구정보센터(BRIC)
- 원문링크
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키워드
#줄기세포#재생의학#오가노이드#질병모델링#조직엔지니어링
- 첨부파일
pdf_0003852.pdf
ISSCR 2021 학회 참가기
◈목차
1. 학회 소개
2. 프로그램
2.1. Plenary I: Presidential 심포지엄, Roundtable Discussion 1 (06/21/21, 월)
2.2. Plenary II: Stem Cell Niches and Roundtable Discussion 2 (06/22/21, 화)
2.3. Plenary III: Emerging Technologies (06/23/21, 수)
2.4. Plenary IV: Self-organization of developmental processes (06/24/21, 목)
2.5. Plenary V: Cellular Identity (06/25/21, 금)
2.6. Plenary VI: Cellular Therapy and Tissue Engineering, Plenary roundtable,
and Plenary VII: Break-through in Therapy Development (06/26/21, 토)
3. 마무리 및 느낀점
4. 참고 문헌
◈요약문
2021년 06월 21일에서 26일까지, 6일에 걸쳐 진행된 International Society for Stem Cell Research 국제 줄기세포 학회의 발표를 정리한다. 올해는 특히, 줄기세포를 이용한 합성 배아 기술로 학계가 과학적, 윤리적 논쟁으로 뜨거웠고, 또한 줄기세포로부터 분화된 여러 종류의 장기 세포들이 임상에 적용되는 등, 줄기세포 분야 연구가 다방면에서 많은 진보가 있었다.
이에 대해 많은 연사들이 6일이라면, 짧다면 짧고 길다면 길게 느껴지는 한 주 동안 발표를 진행하였다. 이에 더 나아가 앞으로의 줄기세포 동향에 대해 논하였다. 저자는 주로 Plenary session 과 roundtable 구두 연설에 초첨을 맞추어 리포트한다. 줄기세포에 관심이 있는 과학자라면 꼭 추천하는 학회이다.
◈본문
1. 학회 소개
International society for stem cell research (ISSCR) 국제 줄기세포 학회는 세계에서 줄기세포 연구 및 재생 의학 분야의 과학자들이 모이는 가장 포괄적인 모임이다. 이 대표적인 행사는 참석자들에게 최첨단 대화형 가상 회의 환경에서 지식을 공유하고, 협업하며, 네트워크를 형성할 수 있는 기회를 제공한다.
이 학회에서는 줄기세포 연구의 새로운 기술과 임상 응용을 탐구하는 미 발표된 획기적인 연구를 선보이며, 올해는 그 전의 학회 회의 진행방식과는 다르게 5 개의 큰 과학적 주제((1) Tissue Stem Cells and Regeneration (aka. TSC): 조직 줄기세포와 재생; (2) Cellular Identity (aka. CI) (3) Modeling Development and Disease (aka. MDD): 발생과 질병 모델링 (4) New Technologies (aka. NT): 신기술 (5) Clinical Applications (aka. CA): 임상 적용)에 초점을 맞추며 진행이 되었다. 총 6 일에 걸쳐
진행된 학회는 매일 이 핵심 주제 중 한두 가지 주제에 초점을 맞추어 참가자가 쉽게 본인 연구 관심 분야에 맞는 세션을 참여할 수 있도록 안내하였다.
또한, 올해 새로운 것은 3 개((1) Fascination with Gastrulation: The Applications and Ethics of Modeling Early Development: 낭포의 매력 - 초기 발달 과정 모델링의 응용 및 윤리; (2) Stem Cell Organoid Models as Empirical Testbeds for Personal Medicine and Development- g on cystic fibrosis: 개인 의약품 개발을 위한 경험적 테스트베드로서의 줄기세포 오가노이드 모델 - 낭포성 섬유증을 중심으로; (3) Engineered Tissues: Challenges to bring to clinic: 클리닉에 가져오기 위한 남은 어려움)의 본 회의 원탁회의(roundtables)이다. 이 원탁회의는 커뮤니티 간의 활발한 토론과 의견을 일으키게 해주었다.
마지막으로, 7 개의 회의 주제((1) Presidential symposium: what is a germ layer? (2) Stem cell niches (3) Enabling technologies /emerging technologies (4) Self-organization of development processes (5) Cellular identity (6) Cellular therapy and tissue engineering (7) Breakthrough in therapy development)는 해당 분야의 뛰어난 리더들을 초대하여, 그들의 연구에 관해 들을 수 있는 기회를 마련하였다.
처음으로, ISSCR 은 주요 과학자들이 줄기세포 연구의 형평성에 관한 패널을 주최하여 STEM 의 형평성을 증진하고, 역사적으로 소수 그룹의 과학자를 지원하는 노력을 기울였으며, 제 3 회 연례 Women in Science 에서는 여성 지도자들을 소집하여 리더십 직책으로 전환하는 데 있어 겪는 어려움과 성공에 대해 논의하였다.
2021 년 과학상 수상자들(Valentina Greco, Madeline Lancaster, Stuart H. Orkin, Janet Rossant)은 프로그램 전반에 걸쳐, 각기 다른 요일에 특별 강연을 진행하였고, 이들은 과학이 현재 어디에 있고 어디로 향하고 있는지 논의하는 시간을 가졌다.
심장 분야의 대가인 Christine Mummery 가 올해 학회의 회장으로, 회의에는 325 명 이상의 연사와 700 명 이상의 포스터 발표자가 있었으며, 모든 회의가 virtual 로 진행되었음에도 불구하고 많은 전 세계의 연구자들이 한 자리에 모인 연례 큰 행사였다.
2. 프로그램
2.1. Plenary I: Presidential 심포지엄, Roundtable Discussion 1 (06/21/21, 월)
첫날의 presidential 심포지엄은 ‘What is a germ layer?’라는 주제로 각각의 germ layer (배엽)
– ectoderm, endoderm, mesoderm – 로부터 파생된 세포들을 이용하여, 임상 적용 연구를 하는 5 명의 리더들을 한자리에 모았다. 이 세션은 Christine Mummery 지휘아래 각각의 리더가 본인이 가졌던 “Ah- Ha! Moment 또는 eureka moment”을 theme 로 발표가 진행되었다.
A. Chuck Murry, MD PhD (University of Washington) “Endoderm Part” Genome Editing to eliminate engraftment arrhythmia during heart regeneration
• 줄기세포 생물학 및 조직 공학에 중점을 두어, 심혈관 분화에 대한 분자적 기초를 이해하고, 심장 줄기세포가 심장을 복구할
수 있는 잠재력을 활용해 새로운 치료법을 개발하기 위해 노력.
• 특히, 심근경색(심장마비)의 생물학, 특히 경색 후 심장이 어떻게 치유되는지에 대한 연구에 집중.
• 성체(골수, 심장, 지방)는 이식 후 장기간 몸에 생착하지 않고 임상시험에서 효과가 없었음.
• Aha! Moment: 줄기세포로 만들어진 심근세포를 이식한 원숭이는 심장 기능을 회복함 (생착 후 8 주 후부터 임상효과) (Liu et al., Nature biotech 2018). 하지만, 현재 필드에서 가장 큰 걱정은 줄기세포로부터 만들어진 심근세포가 이식 후 부정맥을 일으키고, 그로 인해 허영성 돼지, 원숭이 동물 모델에 심장마비를 일으킨다는 것 (Chong et al., Nature 2014; Shiba et al., Nature
2016;). 이에 대해 Murry 박사는 이를 극복하기 위한 대안을 발표함.
• Gene editing 을 이용해 많은 이온 채널들(HCN4, KCNJ2, CACNA1H, etc)을 없애거나(KO), 또는 과발현(OE) 시킴으로써, engraftment arrhythmia 억제 정도를 테스트함.
• HCN4 KO or PIEZO1 KO or KCNj2 OE 된 single gene edited 라인으로 만들어진 심근 세포는 돼지 동물 모델에 이식되었을 때 여전히 부정맥 문제를 일으켜 cardiac death 로 이어짐.
• HCN4/CACNA1H/SLC8A1-3KO + KCNJ2-OE (triple KO and single OE) 라인으로 만들어진 심근 세포는 전기적으로는 활발하지만(electrically active), 부정맥의 문제를 일으키지 않음
B. Meritxell Huch, PhD (Max Plank) “Endoderm Part” Liver and Pancreas Organoids; studying regeneration and disease
• Huch 박사는 1) 성체 세포로부터 파생된 간과 췌장 오가노이드 모델 개발과 2) 간 재생을 제어하는 생물학적 메커니즘을 규명.
• Lgr5는 췌장 줄기세포를 표시하는 마커로 사용하였으며, 이 마커로 이용하여 분리된 세포들(Lgr5+)로 처음 intestinal 오가노이드 모델 구축 (Barker et al., Nature 2007).
• Lgr5는 간에 있는 줄기세포도 label 하는 것이 발견되어, Hugh 박사는 이를 follow-up 함.
• Aha! Moment: 하지만, Lgr5을 이용하여 분리된(Lgh5+) 위장 줄기세포들은 자라지 않았고, Hugh 박사는 Lgr5+ 셀들이 Wnt-pathway dependent 하게 자라는 것을 규명하였으며, FGF, Wnt를 활성화 시키는 물질을 줄기세포 미디어에 넣어, “첫” 위장 오가노이드 모델 구축. 이 외에도 Hugh 박사는 처음으로 간 오가노이드 모델을 구축.
• 환자에서 유래된 간 오가노이드는 전사체 프로필(transcriptome profile), 유전자 변형(genetic variation), 조직학(histological organization)이 Primary tissue와 비슷하게 유지되었다고 발표함.
C. Lorenz Studer, MD (MSKCC) “Ectoderm Part” Deriving and repairing the Enteric Nervous System from hPSCs
• Studer 박사 랩은 발달 원리를 기반으로 human 배아 만능 줄기세포로부터 신경 조직(ectoderm neural tissue)으로 변환시키는 간단하지만, 매우 효율적인 플랫폼을 개발함 (Chambers et al., Nature Biotech 2009). BMP 및 TGFb/Activin/Nodal 신호의 소분자 억제제를 통한 이중 SMAD 억제가 90% 이상의 신경 세포로 전환을 유발하기에 충분하다는 것을 보여줌으로써, 이런
기술로 현재 Studer 랩에서는 50가지 이상의 다양한 세포들을 human 만능줄기세포로부터 분화할 수 있는 기술을 가짐.
• 하지만, embryonic stem cell (배아줄기세포)로부터 분화된 세포들은 “fetal/embryonic” 초기 발달 과정의 세포들로 post-natal or adult stage의 세포들의 특징을 잘 나타낼 수 없다는 제한점이 있음. 최근 연구로는 chemical screening 통해 이런 배아줄기세포의 세포들을 “성숙”하게 만드는 chemical cocktail을 찾아냄.
• 장 신경계(Enteric Nervous System; ENS)는 인간 자율 신경계의 가장 크고, 가장 다양한 구조를 가짐. 치명적인 선천성 질환인 히르쉬스프루병(HSCR)을 치료하기 위해 human 배아 / 유도 만능줄기세포에서 ENS 시스템을 유도하는 전략을 개발 (Fattahi et al., Nature 2016). ENS는 발달 중인 미주신경(vagal) 및 천골(sacral) 신경능(Neural Crest; NC)에서 파생되므로, 미주신경 NC를
기능적 장 뉴런으로 분화 시켜, HRCR4의 마우스 모델에 이식시키고, 이식된 뉴런들은 장내를 이동하여 HRCR4 마우스 모델의 장 결함을 완화시킴.
• 천골 신경능을 유도하기 위해서 FGF과 Wnt, 또한 GDF11이 중요하다고 밝혔고, 미주 신경 vs. 천골 신경능에서 각각 파생된 장 뉴런들이 선천적으로 다른 특성을 가졌다고 발표. 미주 신경 vs. 천골 신경능에서 각각 파생된 장 뉴런들이 함께 이식되어야, 심각한 히르쉬스프루병(HSCR) 쥐를 치료한다고 리포트함.
...................(계속)
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