생명/의료

베이징대학, 인간배아 착상 과정 최초로 해석

발행일 : 2019 / 08 / 23

최근 베이징대학 탕푸처우(湯富酬) 및 베이징대학 제3병원 차오제(喬傑) 공동연구팀은 체외 인간배아 착상 시뮬레이션 전략 및 고정밀도 단세포 시퀀싱 기술을 이용해 관련 “블랙박스”의 진상을 규명했다. 해당 성과는 “Nature”에 게재되었다.

수정란이 영아로 성장하려면 발달 약 7일째 착상해야만 생존이 가능한데 이 기간의 인간배아세포를 획득할 수 없기에 착상 과정을 해석하기 어렵다. 임상에서 착상 실패는 조기유산을 초래하는 주요인이다. 자연임신 후 조기착상 후단계의 인간배아는 현재로 획득이 불가능해 대부분 설치류배아 또는 원숭이배아 등 모델생물을 대체해 연구하고 있기에 인간의 분자조절 등 메커니즘을 정확하게 반영할 수가 없다.

연구팀은 인공수정 후의 수정란을 이용해 체외에서 인간배아 착상·성장을 시뮬레이션하였다. 구체적으로 고정밀도 단세포 멀티오믹스(Multi-omics) 시퀀싱 기술을 사용해 단세포 해상도의 전사체 및 DNA 메틸롬(methylome) 동적변화 과정을 최초로 재구성해 인간배아 착상 과정을 재현함과 아울러 유전자 발현 조절 네트워크 및 DNA 메틸화 동적 “파노라마사진”을 작성했다.

배아는 해당 특수단계에 모체-태아 연결의 예비상태를 개시한다. 예를 들면 외배엽(epiblast)은 다기능성 전환(다기능성세포가 뇌, 심장 등 다양한 기관으로 분화)을 보이며 영양외배엽(trophectoderm)은 점차적으로 특정 호르몬 관련 유전자 발현을 시작한다. 다양한 세포계보(cell lineage) 모두 독특한 특성유전자를 보유하며 또한 게잡이원숭이배아 착상 과정과도 어느 정도의 차이를 보인다.

이외, 연구팀은 배아 착상 과정에서 다양한 세포 유형의 DNA 메틸화 수식 수준은 각자 특유의 증가 추세를 보임을 발견했다. 아마도 배아세포는 DNA 메틸화와 협동해 조절시스템을 구축하고, 다양한 유전자 DNA 메틸화 시계열도 핵심유전자 전사 특이적 조절에 관여함으로써 세포운명을 공동으로 조절·결정할 수 있다.