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[인공난자와 줄기세포] 과학자들은 인공 난자와 줄기 세포로 만든 난소를 사용하여 건강한 쥐를 사육했다. 줄기세포는 피부나 다른 세포에서 빠르게 생성될 수 있기 때문에 정자와 난자 세포를 만드는 무한한 원료 공급원이다. 완전히 기능한다면 이러한 생식의 기본 구성 요소는 시험관 안의 수정란으로 합쳐지고 대리모에 이식되어 고환이나 난소를 보지 않고도 새로운 세대를 낳을 수 있다.

https://singularityhub.com/2021/07/27/scientists-bred-healthy-mice-using-artificial-eggs-and-ovaries-made-from-stem-cells/

JM Kim | 기사입력 2021/07/29 [00:00]

[인공난자와 줄기세포] 과학자들은 인공 난자와 줄기 세포로 만든 난소를 사용하여 건강한 쥐를 사육했다. 줄기세포는 피부나 다른 세포에서 빠르게 생성될 수 있기 때문에 정자와 난자 세포를 만드는 무한한 원료 공급원이다. 완전히 기능한다면 이러한 생식의 기본 구성 요소는 시험관 안의 수정란으로 합쳐지고 대리모에 이식되어 고환이나 난소를 보지 않고도 새로운 세대를 낳을 수 있다.

https://singularityhub.com/2021/07/27/scientists-bred-healthy-mice-using-artificial-eggs-and-ovaries-made-from-stem-cells/

JM Kim | 입력 : 2021/07/29 [00:00]

우리 주변에서 팝콘을 하는 아기 쥐들은 지극히 평범해 보였다. 그러나 사실, 그것들은 기술적인 경이로움이다. 인공 난소 안에서 성숙된 생명공학 난자에서 태어났다. 더 황당하게도 난자와 난소는 모두 줄기 세포에서 자랐다. 맞다. 처음으로 과학자들은 (생쥐) 몸 밖에서 기능적인 난자를 완전히 키울 수 있었다.  

실험은 생체의 제약 없이 정자와 난자를 만드는 연구를 주도한 규슈 대학의 하야시 카츠히코 박사의 아이디어이다. 인간에게 적용된다면, 이러한 야생 번식 추구는 체외 수정(IVF)이 처음 도입되었을 때 "시험관" 아기가 했던 방식과 유사하게 생명의 시작에 대한 우리의 전체 개념을 뒤흔들 수밖에 없다.

 

Hayashi는 더 큰 가능성을 꿈꾼다. 줄기세포는 피부나 다른 세포에서 빠르게 생성될 수 있기 때문에 정자와 난자 세포를 만드는 무한한 원료 공급원이다. 완전히 기능한다면 이러한 생식의 기본 구성 요소는 시험관 안의 수정란으로 합쳐지고 대리모에 이식되어 고환이나 난소를 보지 않고도 새로운 세대를 낳을 수 있다.

 

"이 기술적 돌파구는생식 세포 연구를 위한 엄청난 잠재력을 가지고 있다."라고 연구에 참여하지 않은 싱가포르 게놈 연구소의 Lin Yang Huck-Hui Ng 박사가 논평했다.

 

이 기술인 시험관 내 배우자 형성(IVG)에는 놀라운 가능성이 있다. 연구원은 이러한 실험실에서 배양한 모델을 사용하여 생식 세포가 어떻게 형성되고 성숙하는지, 그리고 그 과정이 어떻게 흔들리는지 더 잘 이해할 수 있다. 임신에 어려움을 겪는 부부나 암과 같은 질병으로 생식 기능을 잃은 사람들에게 IVG는 임신을 향한 새로운 길을 제시할 것이다. 그것은 또한 동성 커플이 자신의 유전적 구성을 가진 아이를 잉태할 가능성을 높인다.

 

분명히 하자면, IVG가 인간에서 테스트되기 전에 넘어야 할 장애물이 훨씬 더 많다. 그러나 Hayashi는 앞으로 잠재적인 응용의 무지개를 보여주고 IVG가 인간에서 테스트되고 사용되어야 하는 방법의 한계에 대한 논쟁을 재 점화한다.

  

엔지니어링 라이프

지난 10년 동안 Hayashi는 소년과 소녀의 고전적인 이야기를 다시 써왔다. 오히려 정자가 난자를 만난다. 그의 비밀 재료는? 줄기 세포이다. 

줄기세포는 우리 몸의 플레이도우와 같다. 생체 분자의 특정 혼합물을 주입하여 정자와 난자를 포함한 다양한 유형의 세포로 밀어 넣는 것이 가능하다. 2011년에 Hayashi는 생식 과학의 세계를 놀라게 했다. 특정 화학 수프에 줄기 세포를 담가서 그의 팀은 신체 외부의 정자 세포의 전구체를 만들 수 있었다. 줄기 세포가 어디에서 왔는지는 중요하지 않았다. 배아에서 자연적으로 발생하거나 유도만능줄기세포(iPSC)라고 하는 피부 세포에서 "역전된" 또는 "역 프로그램화 된" 세포는 모두 기능적인 정자로 전환할 수 있는 능력이 있었다.

 

2016년으로 넘어가면 연구팀은 생쥐의 알에서도 동일한 결과를 얻었다. 줄기 세포를 사용하여 난소가 난자를 만드는 전체 과정을 모방할 수 있었다. 튜브에서 자란 알은 계속해서 건강하고 살아있는 쥐 새끼를 낳았다. 이것은 또 다른 과학적 최초의 일이다.

 

그러나 연구하는 동안 팀은 엄청난 기술적 병목 현상에 직면했다. 시험관에서 만든 난자는 난소 외부에서 자연적으로 발달할 수 없다. 세포가 성숙하기 위해 연구팀은 생쥐에서 얻은 신선한 난소 조직과 함께 세포를 배양해야 했다.

  

리빙 인큐베이터

새로운 연구는 그 병목 현상을 해결했다. 접시에 떠 있는 인공 난소를 만드는 것이 가능할까? 

팀은 일반적으로 발달 중인 난자를 캡슐화 하는 지지 세포에 집중했다. 이 지원 세포는 난소 내부에서 번성하고 난자의 대사 요구를 지원하는 데 도움이 되는 호르몬 및 기타 영양소를 분비한다. "이 연결은 많은 발달 이정표에 매우 중요하다."라고 Yang Ng는 설명했다. 여기에는 난자가 성숙할 수 있는 살아있는 인큐베이터 역할을 하는 난소의 난포 또는 액체로 채워진 주머니가 형성된다.

 

다른 세포 유형과 마찬가지로 이 난소 지지 세포도 줄기 세포로 만들 수 있다. 비밀 화학 제조법을 안다면 말이죠. 5년간의 끈질긴 연구 끝에 Hayashi는 이러한 난소 조직을 만드는 열쇠를 알아냈다. 예를 들어, 소닉 고슴도치(SHH)와 같은 기발한 이름이 많이 있지만 이러한 단백질의 대부분은 조직의 물리적 구조와 정체성을 변형할 수 있다는 점에서 모르포젠(morphogens)이라는 과에 속한다.

 

줄기 세포에 이 수프를 부은 후 세포는 이전의 정체성을 버리고 대신 태아의 난소 지지 세포의 정체성을 채택한다. 그들의 유전자 발현 프로필은 또한 그들의 자연적 발현 프로필을 밀접하게 모방했다.

 

팀은 다음으로 줄기 세포로 만든 미성숙 난자 전구 세포를 혼합했다. 함께, 세포는 작은 난소 여포로 합쳐졌고, 지지 세포는 발달하는 난자를 단단히 감싸는 거품을 형성했다. 그런 다음 난자를 정자로 수정하고 대리모에게 이식한 후 정상적인 임신을 한 후 약 12마리의 건강한 새끼를 낳았다. 흰색 또는 갈색 모피의 부드러운 코트로 덮인 아기 쥐는 결국 자신의 아기를 낳았다.

 

이것은 시험관 안에서 정자나 난자를 만드는 "황금 표준"이라고 YangNg는 말했다.

 

연구에 참여하지 않은 에든버러 대학의 리처드 앤더슨(Richard Anderson) 박사는 "매우 진지한 작업이다."고 말했다.

  

재생산의 새로운 개념?

이 새로운 논문은 엄청난 잠재력을 지닌 "기술적 돌파구"로 찬사를 받았다. 

첫째, 우리 몸이 생식 세포를 만드는 방법의 초기 단계를 연구하기 위한 수문을 열어준다. 한 가지 단서는 인공 난소가 자연 난자보다 덜 효과적으로 성숙한 난자를 생산한다는 것이다. 이는 우리가 아직 모르는 것이 많이 있음을 시사한다.

 

인간의 보조 생식 기술과 관련하여 이 특정 기술은 아직 수십 년이 남았다. 그렇긴 하지만 "개념 증명 연구는... 규모에 맞게 IVG를 가능하게 하는 방향으로 분명한 진전을 이루었다" Yang Ng는 썼다. 남은 것은 그 방법이 인간에게 얼마나 적용되느냐 하는 것이다. 생쥐와 비교할 때, 우리의 생식 세포는 성숙하는 데 훨씬 더 오래 걸리고 정자, 난자 및 주변 조직에 대해 다른 지원 영양소가 필요할 수 있다.

 

팀은 현재 마모셋에서 화학 수프를 테스트하고 있다. 성공하면, 그들은 부모를 기다리는 생명을 창조하기 전에 인간이 아닌 영장류 쪽으로 이동할 수 있다.

 

이러한 주의 사항에도 불구하고 새로운 인간을 만드는 것과 관련하여 일이 어떻게 잘못될 수 있는지 쉽게 알 수 있다. 지금까지 우리는 IVG 아기(인간이 본질적으로 줄기 세포 또는 피부 세포로 만들어짐)에 대한 기존의 국제 법적 또는 윤리적 틀을 아직 가지고 있지 않다. 그 이유는 주로 기술이 없기 때문이다. 그러나 윤리적 의미와 사회 전반에 대한 잠재적 영향을 고려하는 것은 너무 이르지 않는다.

 

Hayashi는 임상 사용을 고려하기도 전에 공개 담론을 환영하면서 매우 천천히 받아들이고 있다. 그는 첫 번째 단계는 실험실에서 만든 계란의 품질을 확인하는 것이라고 말하면서 "오랜 시간이 걸릴 수 있다."고 덧붙였다.

 

이미지 출처: Pixabay/ Karsten Paulick

 
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