피부 세포를 뇌 세포로 바꾸기: 헌팅턴병 연구의 획기적인 발전일까?
과학자들은 이제 인간 피부 세포를 헌팅턴병에서 가장 많이 영향을 받는 뉴런처럼 작동하는 뉴런으로 바꿀 수 있어.
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과학자들은 이제 인간 피부 세포를 헌팅턴병 초기에 가장 많이 영향을 받는 뇌 세포 유형인 ‘중간 가시 뉴런’과 유사한 작동 세포로 재프로그래밍할 수 있어. 헌팅턴병으로 손실되는 뇌 세포를 대체하는 데는 아직 갈 길이 멀지만, 이 연구는 그 길의 중요한 단계이며, 헌팅턴병을 연구하는 훌륭한 도구야.
중간 가시 뉴런이 뭐라고?
중간 가시 뉴런은 헌팅턴병 초기에 영향을 받는 뇌 세포 유형이야. 이 뉴런들은 움직임 조절에 중요한 뇌의 한 부분인 선조체의 약 96%를 차지해. 이 전체 영역은 헌팅턴병 진행 초기에 영향을 받아. 헌팅턴병으로 손실되는 세포를 대체하는 것은 많은 연구자들의 목표야.
그럼, 새로운 뉴런은 어떻게 만들까?
2006년에 일본 연구자들은 세포가 따르는 ‘지침’을 바꿔 세포 유형을 변경하는 방법을 알아냈어. 이전에는 세포가 뉴런이나 간세포, 피부 세포가 되기로 결정하면 그 결정은 바꿀 수 없다고 생각했지. 하지만 2006년에는 성인 피부 세포를 줄기세포로 바꾸는 것이 가능해졌고, 이 줄기세포는 어떤 세포 유형으로든 유도될 수 있어.
나중에 스탠포드 대학의 한 연구팀은 줄기세포 단계를 건너뛰고 피부 세포를 직접 뉴런으로 전환했어. 그건 대단하지만, 뉴런에는 여러 종류가 있고 헌팅턴병 연구자들은 중간 가시 뉴런을 만들 수 있기를 간절히 바라고 있어.
이제 세인트루이스 워싱턴 대학교 의과대학의 앤드류 유(Andrew Yoo)가 이끄는 과학자 팀이 인간 피부 세포를 재프로그래밍하여 바로 그 일을 해냈어. 이 연구는 최근 이름이 적절한 저널인 뉴런(Neuron)지에 발표되었어.
이런 종류의 재프로그래밍에 대한 일반적인 접근 방식은 세포를 전사 인자라고 불리는 화학 물질 수프에 담그는 거야. 이것들은 세포에게 어떤 유전자를 켜고 끌지 알려주어, 결국 다른 세포 유형으로 변하도록 설득해.
유 팀의 ‘비밀 재료’는 DNA의 화학적 사촌인 두 개의 마이크로 RNA 분자를 전사 인자와 함께 추가하는 것이었어.
“헌팅턴병 환자로부터 중간 가시 뉴런을 배양하는 이 새로운 방법은 이 뉴런들이 헌팅턴병에서 왜 그렇게 취약한지 이해하는 데 도움이 될 거야. 또한 새로운 약물을 테스트하는 데도 사용될 수 있어.”
마이크로 RNA는 단단하게 뭉쳐진 DNA 조각들을 열어, 전사 인자가 피부 세포가 일반적으로 사용할 필요가 없는 유전자 코드 부분에 도달할 수 있도록 한 것 같아. 마이크로 RNA는 마치 자동차 잭처럼 작동하여, 주의가 필요한 영역에 접근할 수 있도록 했어.
그것만으로도 세포들이 중간 가시 뉴런처럼 보이고 행동하기 시작했어. 그들은 이 세포들을 쥐의 뇌에 이식했고, 6개월 후 이 재프로그래밍된 뉴런들은 정상적인 중간 가시 뉴런과 유사하게 행동했어. 심지어 뇌의 움직임 조절 센터 내 다른 영역으로 뻗어나가 성장하기 시작했지.
이것이 헌팅턴병 치료법일까?
흥미롭게 들리지만, 이 연구는 아직 헌팅턴병 문제를 직접적으로 다루기 시작하지도 않았어. 재프로그래밍된 세포를 받은 쥐들은 헌팅턴병 모델 쥐가 아닌, 그저 정상적인 건강한 쥐들이었어.
그래서 다음으로 연구자들은 이 재프로그래밍된 뉴런들이 헌팅턴병 쥐에서도 잘 작동하는지, 그리고 이 동물들의 증상에 어떤 영향을 미치는지 확인해야 해. 그 이상으로, 이 방법들을 인간 헌팅턴병 환자에게 적용하려면 또 다른 거대한 도약이 필요할 거야.
질병으로 손실된 세포를 대체하기 위해 새로운 세포를 이식하는 것을 세포 대체 요법이라고 해. 환자 자신의 변형된 세포를 치료에 사용할 수 있다는 멋진 점은, 다른 사람의 세포와 달리 이식 후 신체의 면역 체계가 그 세포들을 거부하지 않을 것이라는 점이야.
하지만 헌팅턴병을 유발하는 돌연변이는 우리 피부 세포를 포함한 우리 몸의 모든 세포에서 발견되기 때문에, 환자의 피부로 만든 중간 가시 뉴런도 그 돌연변이를 가지고 있을 거야. 우리가 정말 원하는 것은 헌팅턴병 돌연변이의 해로운 영향에 취약하지 않은 건강한 세포의 공급원이야.
그래서 이 기술들이 세포 대체 요법으로 이어지기 전에, 우리는 먼저 그 세포들에서 헌팅턴병 돌연변이를 제거하는 방법을 알아내야 할 거야. ‘유전체 편집’, ‘징크 핑거’, ‘크리스퍼’와 같은 새로운 기술들이 미래에 이 일을 할 수 있을지도 모르지만, 아직 이 용도로 미세 조정 중이야. 이 방법들이 인간에게 테스트될 준비가 되기까지는 수년간의 신중한 연구가 필요할 거야.
마지막으로, 중간 가시 뉴런이 중요하긴 하지만, 헌팅턴병에 관련된 유일한 뇌 세포는 아니야. 이상적으로는 손실되거나 오작동하는 모든 세포 유형을 대체하고 싶어. 각 유형마다 고유한 조리법과 상세한 연구가 필요하며, 그 후에는 다양한 세포들이 함께 작동하도록 하기 위한 더 많은 연구가 뒤따라야 해.
그럼 지금은 어떨까?
이곳에서의 치료법 개발은 갈 길이 멀지만, 여러 팀이 이 중요한 분야에서 연구를 진행 중이야.
더 좋은 소식은 앤드류 유 팀의 이 연구가 헌팅턴병 연구자들에게 즉시 활용될 수 있다는 점이야. 헌팅턴병 환자로부터 중간 가시 뉴런을 배양하는 이 새로운 방법은 이 뉴런들이 헌팅턴병에서 왜 그렇게 취약한지 이해하는 데 도움이 될 거야. 또한 헌팅턴병에 대한 새로운 약물을 즉시 테스트하는 데 사용될 수 있어, 사람들에게 테스트할 최적의 약물을 개발하는 데 도움이 될 거야.
