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유도만능줄기세포 #
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Category
Biology

유도만능줄기세포(induced Pluripotent Stem cell, iPS cell/iPSC) #

역분화줄기세포로도 불리는 유도만능줄기세포(iPCS)는 분화가 끝난 체세포에 세포 분화 관련 유전자를 주입하여 분화 이전의 세포 단계로 되돌린 배아줄기세포처럼 만능성을 유도해 낸 세포이다.

유도만능줄기세포는 2006년에 일본 교토대 야마나카 신야 교수팀에 처음 만들어졌으며, 2012년 노벨 생리학 의학상 수상자로 선정되었다. 배아줄기세포와 달리 난자 사용 등에 대한 생명 윤리적 문제가 없다는 것이 특징이다. 다른 줄기세포와의 차이점은 아래의 표와 같다.

종류 개요
생체 줄기세포 제대혈이나 성인의 골 수, 혈액, 지방 등을 분리 -> 뼈, 간, 혈액 등 구체적인 장기의 세포로 분화되기 직전의 원시세포 형태
배아 줄기세포 수정란 활용, 세포분열을 통해 만들어진 세포를 분리 -> 여러 조직으로 분화 능력을 계속 유지하게 한 것
유도만능 줄기세포 수정란이나 난자를 사용하지 않아 윤리적으로 자유로우면서도 분화능력은 배아줄기세포와 비슷한 수준의 줄기세포 (인위적 제작)
직접 교차분화 줄기세포 분화된 어떤 종류의 체세포를 원하는 다른 종류의 체세포로 전환하는 기술

역분화에 필요한 4가지 특정 유전자 #

image

유도만능줄기세포 유도 과정(출처 : 위키피디어/유도만능줄기세포)

만능성을 지닌 줄기세포로 바꾸는 데 필요한 전사인자들의 유전자를 레트로바이러스에 삽입하고 피부 섬유아세포에 도입한다. 배아줄기세포와 같은 방식으로 배양하면 콜로니를 얻을 수 있다. 2008년 야마나카 신야 교수팀은 바이러스 벡터 없이 아래 4가지 인자들을 포함하는 cDNA를 쥐의 체세포에 넣고 부작용이 없는 유도만능 줄기세포를 유도하였다.

Sox2 #

만능성을 유지하는 데 필요한 유전자로 다분화능을 유지하고 특정 세포로 분화과정도 조절한다.

c-Myc #

세포증식과 형질전환을 촉진해 유전자의 전사 억제상태를 완화하고 전사를 유도할 수 있도록 만든다.

klf4 #

주요 기능은 p53을 억제하는 기능을 한다. 종양 억제자인 p53은 DNA repair에 관여하고 세포자살을 유도하는데 발생기에 분화를 촉진하는 p53을 억제하여 배아줄기세포에서 특히 발현되는 유전자를 활성화 시킨다.

oct4 #

pluripotency 만능성 유지에 필요한 인자이다.

기대효과 #

유도만능줄기세포는 학문적 연구뿐 아니라 신약개발 및 질환 모델링, 조직공학, 세포치료 등 다양한 분양에서 활용 가능

  • 학문적 활용 : 세포 분화를 위한 신호 전달기전 연구에 활용되며 줄기세포와 암세포의 차이점 등을 통한 질병 발생 치료 기전 이해를 돕는 학문적 연구에 활용
  • 신약개발 : 신약개발 효율화를 위해 크게 3가지 영역(약물-독성 스크리닝, 신약 후보 물질발굴, 질환 모델링)에서 in vitro 연구수단으로 활용
  • 조직공학 : 풍부한 세포 타입 제공이 가능하여 조직 및 장기 대체치료 등의 조직공학에 활용
  • 환자 특이적 세포치료 : 유도만능줄기세포의 분화능력은 자연적인 배아 줄기세포와 유사하며 비배아성 자가 줄기세포 이식이 가능해 면역 거부나 윤리적 문제가 없는 환자 특이적 세포 치료에 대해 뛰어난 잠재력 기대
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