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조혈시스템의 생체 내 운명추적에 의한 줄기세포 동력학 및 직계성 토폴로지

전문가 제언: ○ 최근 정교한 운명추적 도구들이 개발되어 살아있는 유기체의 줄기세포 동태를 연구하고 있다. 이들 실험적 방법들은 정상상태와 자극에 반응하여 어떻게 세포수가 조절되는지를 정량적으로 보여주고 있다. 조혈 및 면역반응에서 이들 운명추적 데이터에 의한 새로운 수학적 방법이 in vivo에서 세포분화의 경로의 동력학 및 토포로지의 이해를 돕고 있다.

○ 투명한 벌레인 Caenorhabiditis elegans에서 Sulton등은 저속 현미경을 이용하여 각 세포들의 생애의 탄생과 사망을 관찰하였다. 이 운명추적의 논문발표는 발달생물학의 이정표적 성공사례가 되었다. 그러나 포유동물과 고등생물에서 세포들의 운명추적은 그들이 불투명하고 성숙이 오래 걸리며, 그 수가 엄청나 매우 복잡하다. 따라서 운명추적 실험은 조상세포들을 염색하거나 유전자마커로 태그하여 후손들을 확인한다. 그러나 이 방법은 동공 선조를 공유하지만 이 집단의 세포들이 서로 어떻게 관계되는지는 나타내지 않는다.
○ 최근의 놀랄만하고 논의의 여지가 많은 발견들은 줄기세포들의 근원과 유연성 및 조직 재생에 기여는 종래의 개념에 도전하고 있다. 그 하나는 세포운명 지도를 통계적으로 처리하여 다세포 생물의 발달과정에서 각 세포들의 유전자에서 체세포돌연변이의 순서를 추론한다. DNA 복제는 매 세포가 분화할 때 마다 필연적으로, 특히 반복되는 서열에서 돌연변이를 가져온다. 따라서 체세포돌연변이의 목록을 작성하고, 통계학적으로 세포 계열을 재구성하여 세포분화의 역사를 추론할 수 있다.
○ 세포들의 직계열을 재구성하는 것은 세포발달을 이해하는데 중심이며 현재는 줄기세포연구에 매우 중요한 사항이다. 유전자 공학에서 영구한 세포 라벨 화, 형광마커의 다변화 및 정교한 영상화 기술의 발달은 기대되는 동시에 소급클론 분석의 가능성을 열어 놓았다. 이 방법으로 온전한 포유동물 세포들의 운명지도를 만들 수 있으며, 이론상, 어느 세포든지 발달 직계열을 기술할 수 있고, 조직 수선, 유지 및 노화와 같은 줄기세포 생물학의 문제들을 해결할 수 있다.

저자: Thomas Hofer, et al.
자료유형: 니즈학술정보