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[죽음의 종말, 장기이식] 미네소타 대학의 과학자들이 돼지 배아에서 인간 근육을 키우는 방법을 발견했다. 이 연구는 성장하는 돼지 배아 내부의 인간 조직의 양을 증가시킨다. 이 기술은 이식을 위한 장기의 무제한 공급을 제공할 수 있다. 이것은 최첨단 유전자 편집과 복제 기술을 결합한 기술의 경이로움이다.

https://singularityhub.com/2021/04/06/how-scientists-grew-human-muscles-in-pig-embryos-and-why-it-matters-for-organ-transplants/

JM Kim | 기사입력 2021/04/08 [00:00]

[죽음의 종말, 장기이식] 미네소타 대학의 과학자들이 돼지 배아에서 인간 근육을 키우는 방법을 발견했다. 이 연구는 성장하는 돼지 배아 내부의 인간 조직의 양을 증가시킨다. 이 기술은 이식을 위한 장기의 무제한 공급을 제공할 수 있다. 이것은 최첨단 유전자 편집과 복제 기술을 결합한 기술의 경이로움이다.

https://singularityhub.com/2021/04/06/how-scientists-grew-human-muscles-in-pig-embryos-and-why-it-matters-for-organ-transplants/

JM Kim | 입력 : 2021/04/08 [00:00]

연구실을 돌아다니는 작은 돼지는 매우 평범해 보였다. 그러나 그들의 사랑스러운 외모는 놀라운 비밀을 숨겼다. 각 새끼 돼지는 두 가지 다른 유전자 세트를 가지고 있었다. 지금은 두 세트 모두 자신의 종에서 나왔다. 그러나 언젠가 그 세트 중 하나가 인간일 수 있다.

새끼 돼지는 키메라이다. 마치 여러 개체가 매끄럽게 으깨진 것처럼 유전자 세트가 섞여 있는 생물이다. 그리스 사자-염소-뱀 괴물의 이름을 딴 키메라는 이식을 위해 인간의 장기와 조직을 끝없이 공급하는 열쇠를 쥐고 있을 수 있다. 핵심은 다른 동물에서 이러한 인간 부분을 성장시키고 있다. 하나는 크기와 기능면에서 우리와 비슷하다.

지난주, 미네소타 대학의 한 팀이 두 가지 놀라운 키메라를 공개했다. 하나는 다른 돼지에서 자란 근육에 의해 추진되는 즐거운 작은 새끼 돼지였다. 다른 하나는 대리 돼지에 이식된 돼지 배아로, 20일 이상 인간 근육을 발달시켰다.

미네소타 대학의 Mary Daniel Garry 박사가 이끄는 연구는 치료적 요점을 가지고 있었다. 특히 우리가 세상을 움직이고 탐색할 수 있게 해주는 우리 골격 주변의 근육에 대해 근육 손실을 대체할 수 있는 훌륭한 방법을 설계하는 것이다. 총기 상처 또는 자동차 충돌로 인한 외상 및 부상은 수리 지점을 넘어서는 근육 조직을 손상시킬 수 있다. 안타깝게도 시체의 기증자 조직이 일반적으로 부상 부위에서 "수용"되지 않기 때문에 근육도 완고하다. 현재로서는 체적 근육 손실이라고하는 심각한 근육 사망에 대한 효과적인 치료법이 없다.

새로운 인간-돼지 잡종은 이 문제를 해결하기 위해 설계되었다. 근육 낭비를 제쳐 두고, 이 연구는 성장하는 돼지 배아 내부의 인간 조직의 양을 증가시키는 영리한 ""을 지적한다.

더 개선된다면, 이 기술은 "이식을 위한 장기의 무제한 공급을 제공할 수 있다" Mary Garry가 말했다. 뿐만 아니라, 인간 조직은 환자 스스로 공급할 수 있기 때문에 면역 체계에 의한 거부 위험이 상대적으로 낮다. 심지어 돼지 안에서 자란 경우에도 마찬가지이다.

"심장 이식, 혈관 이식 및 골격근을 위한 장기 부족은 엄청나다." Garry는 말했다. 인간-동물 키메라는 장기 이식을 변형하고 장기 부족 위기를 해결하는 데 도움이 되는엄청난 영향을 미칠 수 있다.

, 사회가 반 인간형 돼지에 대한 생각을 받아들인다면 말이다.

 

이것이 어떻게 가능한가?

새로운 연구는 이전 키메라 조리법에서 한 페이지를 가져왔다. 주요 성분과 단계는 다음과 같다. 첫째, 조직이나 기관을 발달시킬 능력이 없는 배아가 필요하다. 이렇게 하면 돼지, 인간 또는 원숭이와 같은 다른 유전자 세트로 채울 수 있는 일종의 "빈 슬롯"이 남는다. 둘째, 배아가 새로운 유전자를 "취하여"마치 자신의 것처럼 신체에 통합되도록 레시피를 미세 조정해야 한다. 셋째, 새로운 유전자가 활성화되어 성장하는 배아가 전체 동물을 해치지 않고 필요한 조직이나 기관을 만들도록 지시한다. 마지막으로, 외래 유전자는 세포가 다른 신체 부위 (: )로 이동하지 않고 그대로 유지되어야 한다.

정확히 간단하지 않는가? 새끼 돼지는 최첨단 유전자 편집과 복제 기술을 결합한 기술의 경이로움이다.

팀은 두 개의 키메라를 찾았다. 하나는 두 세트의 돼지 유전자를 포함하고 다른 하나는 돼지와 인간을 혼합했다. 둘 다 자체 골격근 (뼈를 둘러싼 근육)을 만들 수 없는 돼지 배아에서 시작되었다. 유전자 편집 스위스 군용 칼인 CRISPR을 사용하여 근육이 발달하는 데 절대적으로 필요한 세 가지 유전자를 제거했다. 세 개의 화살로 동시에 과녁을 치는 것처럼 이미 기술적인 위업이다.

여기 정말 영리한 부분이 있다. 뼈 주변의 근육은 혈관이나 심장을 펌핑하는 근육과 약간 다른 유전적 구성을 가지고 있다. 결과로 생긴 돼지 배아는 발달하면서 심각한 근육 기형을 보였지만 심장은 정상적으로 뛰었다. 이것은 유전자 편집 절단이 골격근에만 영향을 미친다는 것을 의미한다.

그런 다음 2단계: 누락된 유전자 교체. 연구팀은 미세 바늘을 사용하여 수정되고 약간 발달된 돼지 알 (할구라고 함)을 배아에 주입했다. 자연적인 경로를 유지하면 할구가 결국 다른 배아로 발전한다. 이 단계는 새로운 유전자가 근육 공극을 채우면서 두 세트의 유전자를 "부수"게 된다. 그런 다음 잡종 배아를 대리자에게 배치하고 약 4개월 후 키메라 새끼 돼지가 태어났다.

그럼에도 불구하고 외래의 DNA를 갖춘 작은 녀석들은 완전히 정상인 것처럼 보였고, 실험실 주변을 고개를 끄덕이고 명백한 서투른 비틀거리지 않고 모든 곳을 뛰었다. 현미경으로 볼 때, 그들의 "이종형"근육은 평범한 평균 근육 조직과 구별할 수 없었다. 손상이나 염증의 징후가 없었고, 근육처럼 신축성 있고 강했다. 더군다나 외래 DNA는 몸 전체에 널리 퍼져 있지만 근육으로만 발달한 것 같았다. 광범위한 낚시 실험에서 혈관이나 뇌 내부에 주입된 유전자 세트의 흔적이 발견되지 않았다.

 

더 나은 인간 돼지 잡종

그들의 레시피에 확신을 가진 팀은 다음으로 인간 세포에 대한 실험을 비틀어 반복했다. 낙태 된 태아에서 얻은 논쟁의 여지가 있는 인간 배아 줄기세포를 사용하는 대신 유도 만능 줄기 세포 (iPSC)에 의존했다. 이들은 줄기 세포 상태로 되돌아 간 피부 세포이다.

인간 키메라를 만들려는 이전의 시도와 달리 팀은 돼지와 인간 배아가 어떻게 발달하는지에 대한 유전적 환경을 조사하여 과정을 탈선시킬 수 있는 유전적 "브레이크"를 발견했다. 하나의 유전자인 TP53이 눈에 띄었고 CRISPR로 즉시 제거되었다.

이 접근법은 향후 연구가 종간 키메라의 효율성을 유사하게 증가시킬 수 있는 방법을 제공한다고 팀은 말했다.

인간 돼지 배아는 한 달 미만 동안 대리 돼지 내에서 조심스럽게 성장하고 광범위하게 분석되었다. 20일이되자 잡종은 이미 감지할 수 있는 인간 골격근을 키웠다. 돼지-돼지 키메라와 마찬가지로 팀은 인간 유전자가 결국 뉴런이나 다른 비 근육 세포가 될 세포를 발아시켰다는 징후를 발견하지 못했다.

현재, 인간-동물 키메라는 만기까지 성장할 수 없으며, 부분적으로는 인간형 잡종 동물을 조작할 수 있는 이론적 가능성을 막기 위해 부분적으로는 허용되지 않는다. 그러나 지각 있는 인간 돼지 키메라는 팀이 구체적으로 언급한 것이다. 여러 번의 실험을 통해 20일과 27 일 사이에 배아의 뇌 줄기 세포에서 인간 유전자의 흔적을 발견하지 못했다. 유사하게 인간 공여자 유전자는 잡종 배아의 생식 세포가 될 세포에는 없었다.

 

생명 윤리적 문제와 법적 제한에도 불구하고, 인간-동물 키메라는 인간의 두뇌 발달에 대한 통찰력의 원천이자 이식을 위한 개인화 된 장기 및 조직의 우물로서 도약했다. 2019년 일본은 동물 배아 내부의 인간 뇌 세포 개발 금지와 기간 제한을 글로벌 논란으로 철회했다. 하이브리드 클론이 본질적으로 비자발적 장기 기증자가 될 것이라는 점을 감안할 때 동물 복지에 대한 문제도 있다.

논쟁이 계속되면서 과학자들은 인간-동물 키메라의 한계를 뛰어 넘는 동시에 가능한 한 조심스럽게 밟고 있다.

"우리의 데이터는중개 연구를 위한 모델 또는 언젠가는 이종 이식의 출처로 사용될 이러한 종간 키메라의 생성 가능성을 뒷받침한다."고 팀은 말했다.

 

 
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