다세포성의 미스터리를 해결한 획기적인 연구
시카고 대학과 VectorBuilder를 포함한 여러 기관의 연구팀은 신체의 수많은 세포 유형의 기능적 정체성을 획득하는 다세포 생명체의 기초가 되는 생물학적 현상인 계통 제한 (lineage restriction)에 대한 이해에서 중요한 돌파구를 마련했습니다. "계통 제한의 메커니즘 기초"라는 제목의 이 연구는 다세포 생물에서 발달하는 세포가 대체 운명에 대한 잠재력을 영구히 잃음으로써, 특정 세포 운명에 점진적으로 전념하게 되는 방식에 대한 전례 없는 통찰력을 제공합니다.
주요 발견
계통 제한은 발달하는 세포가 채택한 계통을 제외한 모든 계통에 대한 운명 잠재력을 점진적으로 잃는 생물학적 현상입니다. 이는 발생 중에 생성된 신체의 수많은 세포 유형이 생물의 전체 수명 동안 기능적 정체성을 충실히 유지하도록 보장하기 때문에 다세포 생명체의 기초가 됩니다. 아직까지 계통 제한의 메커니즘은 알려지지 않았으며 생물학에서 가장 중요한 미해결 과제 중 하나로 남아 있습니다. 영향을 받은 유전자가 전사 인자에 의해 활성화될 수 있는 전사 잠재력을 잃은 폐색 (occlusion)으로 알려진 유전자 침묵 모드를 기반으로 하여, 이 연구는 유전자 폐색에 의해 구동되는 계통 제한의 포괄적인 메커니즘 기초를 제시합니다. 이 연구의 주요 결과는 다음과 같습니다.
1. 초기 발생 단계의 나이브한 만능성 (pluripotent) 줄기 세포는 게놈의 완전한 전사 효력을 확립하기 위해 전체적으로 폐색을 지울 수 있는 능력을 가지고 있습니다.
2. 나이브한 세포가 준비된 만능성 단계로 진행됨에 따라, 이러한 탈폐색 능력은 분화를 준비하기 위해 없어집니다. 이 단계부터 유전자는 필요한 경우 폐색으로 진행 가능하고 분화가 됩니다.
3. 나이브한 단계를 넘어선 줄기 세포에서, 이후 분화에 활성화가 필요한 침묵 유전자는 플레이스홀더 인자에 의해 폐색으로부터 보호됩니다.
4. 분화가 진행됨에 따라, 채택된 계통과 관련 없는 계통에 부적합한 유전자, 특히 대체 세포 운명에 대한 마스터 조절자는 전사 인자 또는 플레이스홀더 인자가 세포에서 사라지면 크로마틴화의 기본 작용에 의해 비가역적 폐색을 진행합니다.
종합적으로, 이러한 메커니즘은 저자들이 이전에 가설을 세우고 "폐색(occlusis)"이라고 명명한 프로세스에서 계통 제한을 유도하고, 여기서 전사 잠재력을 여전히 유지하는 게놈의 부분은 분화 중에 점진적으로 줄어들어 발달하는 세포의 운명 잠재력도 점진적으로 감소하도록 만듭니다.
시사점
이 발견은 발생 생물학, 줄기세포 연구, 유전자 조절, 후성유전학을 포함한 다양한 분야에 광범위한 의미를 갖습니다. 세포가 발생학적 효능을 잃고 특화되는 방식을 더 명확하게 보여줌으로써 발달 장애, 암, 노화와 같은 질환에 대한 이해를 높여줍니다.
"저희 연구는 다세포 생명체의 발생을 뒷받침하는 가장 필수적인 조절 메커니즘의 일부를 밝혀냈습니다. 이러한 이해는 치료적 맥락에서 세포 운명을 조작할 수 있는 새로운 가능성을 열어줍니다." 이 연구의 책임 저자이자 VectorBuilder의 수석 과학자인 Bruce T. Lahn 박사가 말했습니다. "폐색의 개념은 세포의 발생에 대한 새로운 관점을 제공하며, 생물의학 연구의 상당한 발전을 이끌 잠재력이 있습니다."
VectorBuilder는 유전자 전달 기술 분야의 글로벌 리더입니다. 전세계 수많은 실험실과 바이오텍, 제약회사의 신뢰할 수 있는 파트너인 VectorBuilder는 기초 연구에서 임상 응용에 이르기까지 유전자 전달의 설계, 개발 및 최적화를 위한 솔루션을 제공하고 있습니다. 수상 경력에 빛나는 Vector Design Studio는 연구자들이 온라인에서 커스텀 벡터를 쉽게 디자인하고 주문할 수 있게 해주는 혁신적인 플랫폼으로, 실험실에서 벡터를 클로닝하고 패키징하는 지루한 작업에서 해방시켜줍니다. 이 글로벌 회사는 대용량 벡터 생산 능력, 방대한 벡터 백본 및 구성요소 인벤토리, 선진 AAV 캡시드 엔지니어링 기능을 포함하는 일대일 CRO 솔루션, 최첨단 GMP 시설을 자랑합니다. 선도적인 R&D 및 CDMO 제조 능력을 갖춘 VectorBuilder 팀은 가장 효과적인 유전자 전달 솔루션을 제공하고 생명과학 연구 및 유전의학을 위한 새로운 툴을 개발하기 위해 노력하고 있습니다.