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줄기세포 배양 과정 이미지로 규명

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2019년 01월 10일 12:00 프린트하기

생명체 기본단위인 세포의 생존은 주변 조직에 접착되는 과정과 밀접한 관련이 있다. 다양한 질환의 치료를 위해 체내에 주입되는 줄기세포도 마찬가지다. 주변 조직에 붙어 기능이 통합돼야 세포 이식이 성공적으로 이뤄진다. 암세포도 주변 조직에 접착되면서 전이된다. 

 

세포막에서의 국소접착인산화효소 고해상도 실시간 이미지. 한국연구재단 제공.
세포막에서의 국소접착인산화효소 고해상도 실시간 이미지. 한국연구재단 제공.

 

이처럼 세포가 조직에 달라붙는 과정과 메커니즘을 이해하면 건강한 세포를 이식하는 데 도움을 주거나 암세포 전이를 막을 수 있는 약물을 개발할 수 있다. 과학자들이 세포가 조직에 접착되는 역동적인 과정을 추적하려는 연구를 시도했지만 살아있는 세포에서 시공간에 따른 신호물질 변화를 정밀하게 탐지하는 데는 기술적 한계가 있었다. 

 

김태진 부산대 교수 연구팀은 줄기세포에 바이오센서를 주입해 촬영하는 기술을 개발하고 줄기세포가 조직에 접착될 때의 신호전달 과정을 규명하는 데 성공했다고 10일 밝혔다. 줄기세포가 주변환경에 정착하기 위해 접착되는 초기 과정을 실시간 고해상도 이미지로 관찰한 결과다. 

연구팀은 줄기세포에 주입한 바이오센서가 세포 접착 과정의 주요 신호물질을 탐지할 수 있도록 설계했다. 형광공명에너지전이(FRET) 기술을 이용해 세포 접착 과정의 신호물질인 국소접착인산화효소와 칼슘이온을 탐지하고 이를 시각적으로 연구할 수 있도록 이미지화하는 데 성공했다. 분자간의 상호작용을 측정하는 데 쓰이는 FRET 기술은 2가지 형광분자가 있는 조건을 갖춰 특정 물질을 탐색해내는 기술이다. 

 

연구팀은 줄기세포 이식 활용도가 높은 ‘사람중간엽줄기세포’에 개발한 바이오센서를 삽입하고 생체 친화적 하이드로겔 시스템을 이용해 줄기세포가 접착하기 쉬운 환경과 불편한 환경을 구성해 접착되는 과정을 관찰하고 이미지 촬영 및 분석하는 데 성공했다. 

 

줄기세포 배양 과정을 촬영한 결과 세포막에서 국소접착인산화효소와 칼슘이온의 상호작용을 확인했다. 두 신호물질은 특정 위치에 동시에 활성화돼 있으며 국소접착인산화효소에 의해 칼슘이온 활성이 조절된다는 사실도 밝혔다. 

 

김태진 교수는 “이번 연구는 줄기세포 이식에서 발생하는 세포접착의 난제를 해결하는 데 유용한 정보가 될 것”이라며 “암세포 전이시 동반되는 세포접착을 지속적으로 차단하는 약물 개발에도 응용될 수 있다”라고 설명했다. 이번 연구는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 게재됐다. 
 

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