장의 새로운 줄기 세포 메커니즘

장의 새로운 줄기 세포 메커니즘
장의 줄기 세포는 새로 발견된 생물물리학적 메커니즘에 의해 조정됩니다.
날짜:
2022년 7월 13일
원천:
오스트리아 과학 기술 연구소
요약:
줄기세포는 치료제 개발의 화두다. 그러나 과학자들은 여전히 ​​기관을 갱신하기 위해 분열하거나 분화하는 방법을 완전히 이해하지 못하고 있습니다. 연구원들은 이제 생쥐의 장에서 줄기 세포를 조절하는 새로운 생물물리학적 메커니즘을 발견했습니다. 거기에서 줄기 세포는 고유한 분자 마커에 의해서만 정의되는 것이 아니라 환경에서의 위치와 움직임에 의해서도 정의됩니다. 이것은 가능한 새로운 치료법에 대한 의미를 가질 수 있습니다.

당신의 장은 놀라운 곳입니다. 소장과 대장의 내부를 덮고 있는 특별한 세포층은 섭취한 음식에서 영양분과 수분을 흡수하고 몸에 나쁜 것은 막습니다. 이 층을 장 상피라고 합니다. 줄기 세포를 사용하여 4~7일마다 완전히 재생됩니다. 이들은 분열에 의해 자가 재생되고 분화되어 다른 유형의 세포를 생성하여 장기를 갱신할 수 있는 특별한 세포 유형입니다. 그러나 과학자들은 여전히 ​​그들이 이러한 결정을 정확하게 내리는 방법이나 줄기 세포를 정의하는 방법을 모릅니다.

이전에 오스트리아 과학 기술 연구소(ISTA)의 박사후 연구원이자 현재 그라츠 대학의 조교수인 Bernat Corominas-Murtra와 ISTA의 교수인 Edouard Hannezo는 Jacco Van이 이끄는 국제 실험 연구원 그룹과 함께 작업했습니다. 암스테르담의 Rheenen 팀은 장 상피의 줄기 세포를 연구합니다. 그들은 줄기 세포가 무엇인지에 대한 우리의 이해를 바꿀 수 있는 흥미롭고 새로운 메커니즘을 발견했습니다. 그들의 연구 결과는 현재 Nature 저널에 게재되었습니다 .

장 상피는 두껍고 지속적으로 재생되는 세포의 한 층에 불과합니다. 융모 전체에 걸쳐 있으며 소장과 대장의 내부를 덮고 있는 작은 촉수처럼 보입니다. 융모 사이에는 장 선와라고 불리는 조직에 작은 주머니가 있습니다. 그 이름은 어떤 미스터리를 불러일으킬 수도 있고 그곳에서 실제로 일어나는 일과 그리 멀지 않을 수도 있습니다. Corominas-Murtra는 "크립트 바닥에서 상피의 줄기 세포가 지속적으로 분열하고 있습니다. 결과 세포 중 일부는 크립트에 줄기 세포로 남아 있고 나머지는 주변 융모 끝으로 바깥쪽으로 밀려납니다"라고 설명합니다. 그곳에서 결국 장 기능을 허용하는 기능성 세포 유형으로 분화하고 며칠 후에 폐기됩니다.이것은 체내에서 항상 발생하며 이 메커니즘이 무너지면,

소장과 대장에서 이러한 줄기 세포를 연구하는 동안 과학자들은 처음에 당황했습니다. "우리가 일반적으로 줄기 세포를 생각하는 방식은 줄기 세포가 되는 것이 세포의 고유한 생화학적 특성에 의해 결정된다는 것입니다. 우리가 식별할 수 있는 생화학적 표지와 같은 것입니다."라고 Corominas-Murtra가 계속합니다. "우리는 이 전통적인 줄기 세포 마커가 있는 세포 중 많은 세포가 실제로 줄기 세포로 작동하지 않았지만 장의 장기적인 재생에 전혀 기여하지 않고 대신 버려지기 위해 지하실 밖으로 밀려났다는 것을 발견했습니다. 우리는 또한 고전적인 마커가 소장과 대장 모두에서 대략 같은 수의 줄기 세포를 예측했지만, 실제로는 대장에서보다 소장에서 줄기 세포로 작용하는 줄기 세포가 약 두 배 더 많다는 것을 확인했습니다."

"우리는 이러한 세포가 줄기 세포로 행동하는지 여부가 그 위치에 달려 있다는 것을 발견했습니다! 상피의 세포는 컨베이어 벨트와 같이 그 아래의 세포 분열에 의해 음와에서 바깥쪽으로 밀려나는 것이 아닙니다. 다른 종류의 움직임이 관련되어 있습니다."라고 Corominas-Murtra는 설명합니다. 과학자들은 상피층의 세포가 컨베이어 벨트를 따라 앞뒤로 무작위 방향으로 활발하게 움직인다는 것을 발견했습니다. 이렇게 하면 이미 컨베이어 벨트를 따라 잠시 밀린 세포가 결국 음낭 바닥으로 돌아가 다시 줄기 세포로 작용하여 상피를 분열하고 보충할 수 있습니다. Edouard Hannezo는 이러한 발견의 가능한 의미를 설명합니다. "이러한 움직임은 어떤 세포가 줄기 세포로 기능적으로 작용하는지를 결정하는 새로운 환경 메커니즘을 구성합니다. 소장에서 움직임을 조절하는 분자 신호는 대장보다 더 강하기 때문에 세포가 더 자주 음와로 다시 이동할 수 있습니다. 이것은 소장에 실제로 작용하는 줄기 세포가 큰 것보다 더 많은 이유를 설명합니다. 이것은 줄기 세포가 실제로 무엇이며 의료 응용 분야에서 줄기 세포를 사용하는 방법에 대한 우리의 이해에 중요한 의미를 가질 수 있습니다."

이 통찰력은 ISTA의 Bernat Corominas-Murtra와 Edouard Hannezo의 이전 연구와 Van Rheenen 그룹의 작업을 기반으로 합니다. 원래 물리학 배경에서 나온 Corominas-Murtra와 Hannezo는 장 상피층에 대한 고급 수학적 모델을 만들었습니다. 여기에는 세포가 음굴에서 멀어지거나 뒤로 가는 움직임이 포함됩니다. 그들의 모델을 사용하여 소장과 대장에서 실제로 작동하는 줄기 세포의 수를 예측할 수 있었습니다. 유럽 ​​전역의 다른 여러 연구 그룹은 최신 현미경 및 유전학 방법을 사용하여 실험을 설계하여 예측을 테스트하고 그 예측이 정확하다는 것을 발견했습니다. 그들은 심지어 지하실에서 화학적 신호를 억제하려고 시도했고 이것이 예상대로 작동하는 줄기 세포의 수를 감소시키는 것을 보았습니다.