| 동물연구소, 이종간 배아줄기세포 인공합성에 성공 | ||
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 최근, 중국과학원 동물연구소의 저우치(周琪) 실험실 연구팀은 최초로 안정한 2배체 형식으로 존재하는 이형 접합적 배아 줄기세포를 인공합성하여 진화 분야에서 서로 다른 종간 형질 차이의 분자 메커니즘과 X 염색체 불활성화의 연구에 새로운 도구를 제공하였다. 해당 연구 성과는 2016년 1월 14일 국제적 간행물인 Cell에 Generation and application of mouse-rat allodiploid embryonic stem cells라는 제목으로 발표되었다. 종간 교잡 개체는 독특한 교잡 유전 배경과 형질을 보유하고 있으므로 종 형성, 유전자 조절 진화 및 X 염색체 불활성화를 연구하는 중요한 모델이다. 그러나 종간에는 생식적 격리가 존재하므로 포유동물의 원연 종간 생식세포는 수정(fertilization) 및 발육할 수 없으며 오직 근연 종간에서만 발생한다. 생물학적 연구의 편리를 위하여 인류는 생쥐-도깨비쥐, 인간-설치류, 인간-소 등 교잡 세포와 같은 각종 원연 종간 접합 세포를 창조하였다. 그러나 이러한 세포는 체세포 융합으로 생성되었기 때문에 모두 4배체이고 또한 불안정하므로 흔히 대량의 염색체 결실 현상이 발생하여 분화 기능이 거의 없다. 그렇다면 생식적 격리의 장벽을 우회하여 포유동물의 원연 종간 2배체 접합 세포를 창조할 수는 없을까? 최근, 저우치 실험실 연구팀은 일련의 포유동물의 반수체 배아 줄기세포를 구축하였고, 또한 반수체 줄기세포는 유전자 스크리닝에 편리하게 이용될 수 있을 뿐만 아니라 일정한 생식세포 특성과 발육 기능이 있다는 것을 발견하였다. 예를 들면 웅성발생 반수체 줄기세포로 정자를 대체하는 방법, 자성발생 반수체 줄기세포로 난모 세포핵을 대체하는 방법으로 발육할 수 있는 후대를 생성할 수 있다. 상술한 연구를 토대로 연구팀은 세포 융합 기술로 생쥐의 웅성발생(자성) 반수체 줄기세포와 도깨비쥐의 자성발생(웅성) 반수체 줄기세포를 융합시켜 생쥐와 도깨비쥐의 정자와 난자가 융합한 후 발육될 수 없는 생식적 격리 장애를 회피하여 이형 접합적 2배체 배아 줄기세포를 획득하였다. 해당 교잡 세포는 배아 줄기세포의 3배엽층을 분화시키는 기능을 갖고 있고, 더 나아가 분화되어 초기의 생식 세포를 형성할 수 있으며, 또한 배양 및 분화 과정에서 이형 2배체 유전체의 안정성을 유지할 수 있다. 유전자 발현 분석 결과, 이형 접합적 2배체 세포는 “고친화”, “저친화” 등 독특한 유전자 발현 패턴 및 독특한 생물학적 특성을 나타냈으며, 양자의 결합에 대한 분석을 통하여 종간 형질 차이의 분자 조절 메커니즘을 효과적으로 발굴할 수 있다. 동시에 접합 세포의 X 염색체 불활성화에 대하여 포유동물에서 흔히 볼 수 있는 “임의적 불활성화” 패턴을 사용하지 않고 생쥐의 X 염색체 특이적 불활성화 패턴을 사용하였다. 이 특성을 이용하여 해당 연구 시스템으로 생쥐의 X 염색체 불활성화 탈출 유전자를 감정하여 X 염색체 불활성화와 불활성화 탈출의 신방법 및 신메커니즘을 규명하였다. 해당 연구는 도깨비쥐와 생쥐의 유전체를 각각 1개 세트 포함하였으며, 또한 이종 유전체는 2배체 형식으로 안정하게 존재하였다. 이형 접합 2배체 줄기세포는 분화되어 다양한 유형의 교잡체 세포 및 초기 생식 세포를 형성할 수 있으며, 또한 2개 생물종의 특성을 모두 보유한 독특한 유전자 발현 패턴과 특성 그리고 독특한 X 염색체 불활성화 방식을 나타낼 수 있다. 그러므로 천연적으로 생식 격리된 생물종을 위해 안정한 2배체 유전체를 포함한 교잡 줄기세포를 제조하는데 새로운 방법을 제공하였다. 이러한 배아 줄기세포 특성을 보유한 이형 2배체 접합 줄기세포는 진화 생물학, 발생 생물학 및 유전학 등을 연구하는데 새로운 모델과 도구를 제공하여 더욱 많은 생물학적 신발견을 가져올 것으로 전망된다. 정보출처 : http://www.cas.cn/syky/201601/t20160115_4518607.shtml |
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