키메라 연구는 질병을 이해하고 치료하는 데 새로운 문을 열었습니다.

Jul 10, 2023

Hannah는 2022년에 부편집장으로 Drug Discovery News에 합류했습니다. 그녀는 2017년에 워싱턴 대학교에서 신경과학 박사 학위를 취득했고, 2020년에 글로벌 저널리즘 분야의 Dalla Lana 펠로우십을 이수했습니다.

미네소타 대학의 세포 생물학자인 메리 가리(Mary Garry)는 “내가 대학에 다닐 때 어머니는 심장 이식이 필요했다”고 말했다. 비록 그녀가 50대였지만 Garry의 어머니는 그녀가 이식을 받기에는 너무 늙었다는 말을 들었습니다. 사용 가능한 하트가 충분하지 않았습니다.

Garry는 "저희 어머니는 1980년에 돌아가셨습니다."라고 말했습니다. "현재 이용 가능한 기증자 심장의 수는 실제로 1980년대 후반에 이용 가능한 수보다 많지 않습니다."

장기, 특히 신장, 간, 심장의 필요성은 가용성을 훨씬 능가합니다. 오늘날 미국에서만 100,000명이 넘는 사람들이 국가 이식 대기자 명단에 올라 있습니다(1). 기다리는 동안 많은 사람들이 죽을 것이다.

줄기 세포, 유전자 편집 및 유기체 발달에 대한 과학적 이해가 향상됨에 따라 Garry는 자신의 진로가 분명하다고 느꼈습니다. "이 문제를 해결할 수 있는 기술이 등장했을 때, 그것은 옳은 일처럼 보였습니다."

현재 Garry와 이식 심장 전문의인 남편 Dan은 서로 다른 두 종의 세포를 포함하는 유기체에 대한 연구인 종간 키메라 연구 분야의 선구자입니다. 그들의 팀은 인간 유도 만능 줄기 세포를 사용하여 돼지 내부에서 인간 조직을 성장시키는 데 중점을 두고 있습니다.

텍사스 대학교 사우스웨스턴 메디컬 센터(University of Texas Southwestern Medical Center)의 줄기 세포 생물학자인 Jun Wu를 포함한 다른 과학자들도 언젠가 엄청난 이식 수요를 충족할 수 있을 만큼 충분한 인간 장기를 성장시켜 잠재적으로 수백 명의 장기를 절약할 수 있다는 궁극적인 목표를 가지고 키메라를 연구하고 있습니다. 수천명의 삶. 우 박사는 이메일에서 “인간 다능성 줄기세포는 기증자 세포나 이식용 조직, 장기를 무한정 공급할 수 있는 잠재력을 갖고 있다”고 밝혔다.

그리스 신화에서 키메라는 반은 염소, 반은 뱀, 반은 사자의 모습을 한 불을 뿜는 괴물로, 영웅 벨레로폰에 의해 살해되기 전 리키아 사람들을 공포에 떨게 했습니다. 생물학에서 키메라는 훨씬 덜 괴물입니다. 두 개 이상의 DNA 세트를 포함하는 유기체입니다. 이는 골수 이식을 받은 사람과 같이 상대적으로 보행자인 사람부터 다른 종에 속하는 세포나 조직을 포함하는 동물과 같이 공상 과학 소설에서 더 편안해 보이는 생물까지 다양합니다.

실험실에서 만들어진 종간 키메라는 특별히 새로운 것은 아닙니다. ARC 동물 생리학 연구소의 과학자들은 1984년에 괴짜라고 알려진 양-염소 잡종을 만들었다고 발표했습니다(2). 초기 키메라 연구는 어렵고 부정확했습니다. 과학자들은 한 배아에서 조직을 공들여 제거하여 다른 배아에 이식했습니다(3). 그러나 2000년대 줄기 세포 연구의 발전으로 이 분야에 혁명이 일어나 다종 유기체 연구에 대한 새로운 가능성과 새로운 응용 분야가 열렸습니다.

2007년에 교토 대학의 한 팀은 성인 인간 체세포로부터 만능 줄기 세포를 만들었습니다(4). 연구자들은 환자 자신의 혈액이나 피부 세포가 유도 만능 줄기 세포로 전환되어 환자가 필요로 하는 모든 기관으로 성장할 수 있는 미래를 꿈꾸기 시작했습니다. 이는 적절한 장기 공급을 제공할 뿐만 아니라 환자가 잠재적으로 위험한 면역억제제를 복용할 필요성도 제거할 것입니다. 새로운 장기는 자신의 세포로 만들어지기 때문에 장기 거부반응에 대해 걱정할 필요가 없습니다.

일부 연구자들은 다른 종 내부가 아닌 시험관 내 실험실에서 인간 장기의 생명공학을 위해 줄기세포를 사용하려고 시도하고 있습니다(5). Garry는 다양한 접근법의 중요성을 쉽게 인정하지만 시험관 내에서보다 발달 중인 동물에서 장기를 성장시키는 데 중요한 이점이 있다고 말했습니다.

"우리는 돼지에 존재하는 발달 단서가 돼지 배아 내부의 인간 세포를 안내하는 데 도움이 될 것이라고 생각합니다. 시험관 내 접근 방식에는 물리적 비계가 존재하지만 성장 인자나 순전한 힘과 같은 생물학적 단서는 존재합니다. 혈류의 흐름이나 살아있는 유기체에 존재하는 다른 성질의 것들이 누락되었습니다."라고 그녀는 말했습니다. 과학자들은 세포가 특정 기관이 되도록 지시하는 모든 발달 단서를 정확하게 모방할 만큼 아직 충분히 알지 못할 수도 있습니다. "우리는 시험관 내에서 모든 것을 재발명할 수 없기 때문에 자연은 우리보다 더 많은 것을 알고 있습니다."라고 Garry는 말했습니다.