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Aug 14, 2023

줄기 세포

이번 발전은 치아를 복구하고 재생하는 새로운 치료법을 향한 중요한 첫 단계로 간주됩니다. Leila Gray, 206.475.9809, [email protected] 이제 오가노이드가 줄기세포에서 생성되어 분비됩니다.

이번 발전은 치아를 복구하고 재생하는 새로운 치료법을 향한 중요한 첫 단계로 간주됩니다.

레일라 그레이, 206.475.9809, [email protected]

이제 오가노이드가 줄기 세포에서 만들어져 치아 법랑질을 형성하는 단백질을 분비합니다. 이 물질은 치아를 손상과 부패로부터 보호하는 물질입니다. 시애틀에 있는 워싱턴 대학교의 다양한 분야의 과학자들로 구성된 팀이 이러한 노력을 주도했습니다.

UW 치과대학 수복치과 교수이자 치과의사 중 한 명인 Hai Zhang은 "이것은 손상된 치아를 복구하고 손실된 치아를 재생하기 위한 줄기세포 기반 치료법을 개발하려는 우리의 장기적인 목표에 대한 중요한 첫 번째 단계입니다."라고 말했습니다. 공동-연구를 설명하는 논문의 저자.

연구 결과는 오늘 Developmental Cell 저널에 게재되었습니다. UW 의과대학 생화학과 Hannele Ruohola-Baker 연구실의 대학원생인 Ammar Alghadeer가 이 논문의 주요 저자였습니다. 이 연구실은 UW 의과대학 줄기세포 및 재생의학 연구소와 제휴되어 있습니다.

연구자들은 치아 법랑질이 씹을 때 발생하는 기계적 스트레스로부터 치아를 보호하고 충치를 방지하는 데 도움이 된다고 설명했습니다. 인체에서 가장 단단한 조직입니다.

법랑질은 치아 형성 중에 아멜로바스트(amelobasts)라고 불리는 특수 세포에 의해 만들어집니다. 치아 형성이 완료되면 이 세포는 죽습니다. 결과적으로, 신체는 손상된 법랑질을 복구하거나 재생시킬 방법이 없으며, 치아는 쉽게 부러지거나 손실될 수 있습니다.

실험실에서 법랑모세포를 생성하기 위해 연구자들은 먼저 태아 줄기 세포가 고도로 전문화된 법랑질 생성 세포로 발전하도록 유도하는 유전 프로그램을 이해해야 했습니다.

이를 위해 그들은 단일 세포 조합 색인 RNA 시퀀싱(sci-RNA-seq)이라는 기술을 사용했는데, 이는 세포 발달의 여러 단계에서 어떤 유전자가 활성화되는지를 밝혀줍니다.

이는 메신저 RNA(mRNA)라고 불리는 RNA 분자가 활성화된 유전자의 DNA에 암호화된 단백질에 대한 지시사항을 단백질을 조립하는 분자 기계로 전달하기 때문에 가능합니다. 이것이 바로 세포 발달의 여러 단계에서 mRNA 수준의 변화가 각 단계에서 어떤 유전자가 켜지고 꺼지는지를 드러내는 이유입니다.

인간 치아 발달의 다양한 단계에 있는 세포에서 sci-RNA-seq를 수행함으로써 연구자들은 각 단계에서 유전자 활성화에 대한 일련의 스냅샷을 얻을 수 있었습니다. 그런 다음 그들은 Monocle이라는 정교한 컴퓨터 프로그램을 사용하여 미분화 줄기 세포가 완전히 분화된 법랑모세포로 발전할 때 발생하는 유전자 활동의 궤적을 구성했습니다.

이 프로젝트를 주도한 루오홀라-베이커(Ruohola-Baker)는 “컴퓨터 프로그램은 여기에서 저기로 이동하는 방법, 법랑모세포를 만드는 데 필요한 로드맵, 청사진을 예측합니다.”라고 말했습니다. 그녀는 UW 의과대학 줄기세포 및 재생의학 연구소의 생화학 교수이자 부소장입니다.

이 궤적을 그려서 연구자들은 많은 시행착오 끝에 미분화 인간 줄기 세포를 유도하여 법랑모세포가 되도록 만들 수 있었습니다. 그들은 sci-RNA-seq 데이터에 의해 밝혀진 경로를 모방한 순서로 다른 유전자를 활성화하는 것으로 알려진 화학 신호에 줄기 세포를 노출시킴으로써 이를 수행했습니다. 어떤 경우에는 알려진 화학적 신호를 사용했습니다. 다른 경우에는 UW 의과대학 단백질 디자인 연구소의 공동 연구자들이 효과가 향상된 컴퓨터 설계 단백질을 만들었습니다.

이 프로젝트를 수행하는 과정에서 과학자들은 치아 형성에 중요한 세포 유형인 상아모세포의 조상이라고 생각되는 치아하모세포(subodontoblast)라고 불리는 또 다른 세포 유형을 처음으로 확인했습니다.

연구자들은 이러한 세포 유형이 함께 유기물이라고 불리는 작은 3차원 다세포 미니 기관을 형성하도록 유도될 수 있음을 발견했습니다. 이들은 인간의 치아 발달에서 볼 수 있는 것과 유사한 구조로 스스로 조직화되었으며 세 가지 필수 에나멜 단백질인 아멜로블라스틴, 아멜로게닌 및 에나멜린을 분비했습니다. 그러면 이 단백질은 매트릭스를 형성하게 됩니다. 필요한 경도를 갖는 에나멜을 형성하는 데 필수적인 광물화 과정이 뒤따릅니다.