줄기세포가 접착할 때의 신호 전달 과정 규명
줄기세포가 접착할 때의 신호 전달 과정 규명
  • 함예솔
  • 승인 2019.01.10 12:05
  • 조회수 529
  • 댓글 0
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연구 배경은?

  • 세포의 생존은 주변 조직에 접착되는 과정과 밀접한 연관이 있습니다. 
  • 줄기세포가 주변 조직에 붙어서 기능이 통합돼야 세포 이식이 성공적으로 이뤄집니다. 암세포는 주변 조직에 붙으면 전이됩니다. 
  • 따라서 초기 세포 접착의 성공과 실패를 결정짓는 데 관여하는 주요 신호체계를 규명할 필요가 있었습니다. 
  • 세포 접착의 역동적인 과정을 추적하려는 연구 시도들이 있었지만, 살아있는 세포에서 시간과 공간에 따른 필수 신호 물질의 변화를 정밀하게 탐지하는 것은 기술적 한계에 부딪힌 상황이었습니다.

 

뭘 발견했나

  • 부산대학교 김태진 교수 연구팀이 줄기세포에 바이오센서를 주입해 촬영함으로써 세포 접착될 때의 신호 전달 과정을 규명했다고 합니다. 
  • <어드밴스트 사이언스(Advanced Science)>에 게재된 연구에 따르면 줄기세포가 주변 환경에 정착하기 위해 접착되는 초기 과정을 실시간 고해상도 이미지를 통해 밝혀냈습니다.

 

바이오센서-형광공명에너지전이 기술을 활용한 세포접착과정에서의 국소접착인산화효소와 칼슘신호 연구. 출처: 한국연구재단
바이오센서-형광 공명 에너지 전이 기술을 활용한 세포 접착 과정에서의 국소접착인산화효소와 칼슘신호 연구. 출처: 한국연구재단

어떻게 조사했나?

  • 연구팀은 세포 접착 과정에 주요 신호 물질인 국소접착인산화효소와 칼슘 이온을 대상으로 하는 형광 공명 에너지 전이 기반의 바이오센서를 제작했습니다.
  • 바이오센서가 형광 공명 에너지 전이(FRET)기술을 이용해 세포 접착 과정의 주요 신호물질인 국소접착인산화효소와 칼슘 이온을 탐지하고 이미지로 보여줍니다.
  • 줄기세포이식에 활용도가 높은 사람중간엽줄기세포(hMSC)에 해당 바이오센서를 독립적으로 삽입했습니다. 
  • 또한, 생체 친화적인 하이드로겔 시스템을 이용해 두 종류의 배양 조건, 즉 줄기세포가 접착하기 용이한 환경(하드겔)과 접착하기 불편한 환경(소프트겔)을 구성했습니다. 
  • 각각의 환경에 따라 국소접착인산화효소와 칼슘 신호 변화를 시공간적인 해상력을 갖춘 이미지로 촬영 분석했습니다. 

 

세포막에서의 국소접착인산화효소 고해상도 실시간 이미지. 출처: 한국연구재단
세포막에서의 국소접착인산화효소 고해상도 실시간 이미지. 출처: 한국연구재단

특이한 점은?

  • 개발된 기술로 줄기 세포의 배양 과정을 촬영한 결과, 세포막에서 국소접착인산화효소와 칼슘 이온의 상호 작용이 확인됐습니다. 
  • 두 신호 물질은 특정 위치에 동시에 활성화되어 있으며 특히 국소접착인산화효소로 의해 칼슘 이온의 활성이 조절된다는 점이 밝혀졌습니다.

 

이 연구가 왜 중요할까?

  • 바이오센서-고해상도 실시간 세포 이미징 기술로 줄기세포 초기 접착 순간 세포막 생체 분자의 역동적인 신호 변화 촬영에 성공했으며 신호 기전을 규명했습니다.
  • 줄기세포 이식 간의 세포접착 및 이식 성공률 향상이 기대됩니다. 
  • 줄기세포접착 촉진조절 약물과 전이 암세포 접착 제어물질 개발이 기대됩니다. 

 

김태진 교수. 출처: 한국연구재단
김태진 교수. 출처: 한국연구재단

 

 

"줄기세포의 초기 접착 과정에서 국소접착인산화효소와 칼슘의 상호작용을 밝힌 연구로서, 줄기세포 이식에서 발생하는 세포 접착의 난제를 해결하는 데 유용한 정보가 될 것입니다. 뿐만 아니라 암세포의 전이 시 동반되는 세포 접착을 지속적으로 차단하는 약물 개발에도 응용될 수 있을 겁니다"

-부산대학교 김태진 교수-


 


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