배양육을 만드는 데 혁신적인 신기술 개발

일본 과학자들은 동물과 식물의 특성을 결합한 하이브리드 세포를 성공적으로 만들어 동물 세포가 광합성을 통해 햇빛으로부터 에너지를 생산할 수 있도록 했다. 도쿄 대학의 연구원들이 주도한 이 새로운 접근 방식은 실험실에서 배양한 조직, 이식을 위한 장기, 심지어 배양육을 만드는 데 혁신적인 영향을 미칠 수 있다.

살아있는 유기체에서 동물 세포는 미토콘드리아에 의존하여 음식의 화학 에너지를 사용 가능한 에너지로 변환한다. 하지만 식물 세포는 엽록체를 사용하여 광합성을 하여 햇빛을 세포 에너지로 변환한다. 이 연구에서 연구팀은 홍조류의 엽록체를 배양된 햄스터 세포에 도입하여 광합성을 수행할 수 있게 했는데, 이는 이전에는 곰팡이인 효모에서만 가능했지만 동물 세포에서는 결코 달성하지 못했던 위업이다.

햄스터 세포에 엽록체가 존재하는지 확인하기 위해, 과학자들은 광합성에 필수적인 빛을 흡수하는 분자인 엽록소가 있는지 확인했는데, 엽록소는 특정 빛 파장에서도 형광을 발한다. 연구팀은 특정 레이저 광선에 노출되었을 때 햄스터 세포 내에서 엽록소를 검출하여 엽록체가 포함되어 있음을 확인했다. 펄스 진폭 조절 형광 측정법을 사용하여 그들은 엽록체가 실제로 광합성을 수행하고 있음을 추가로 확인했다.

"동물 세포 내의 엽록체에서 광합성 전자 수송을 관찰한 것은 이번이 처음입니다." 이번 연구의 교신저자인 마츠나가 사치히로 교수의 설명이다. "우리는 처음에 엽록체가 동물 세포에 의해 소화될 수 있다고 생각했지만, 엽록체는 최대 이틀 동안 기능을 유지하고 광합성 활동을 유지했습니다."

더욱이, 연구자들은 햄스터 세포가 엽록체로 배양되었을 때 더 빠른 속도로 자라는 것을 관찰했는데, 이는 광합성이 세포에 탄소와 에너지의 추가 원천을 제공했음을 시사한다. 이 발견은 조직 공학의 흥미로운 잠재적 응용 분야를 가리킨다.

마츠나가 교수는 이러한 하이브리드 세포가 인공 장기, 고기, 피부와 같은 실험실에서 배양한 조직의 지속적인 문제를 해결할 수 있다고 믿는다. "조직을 층으로 성장시키는 데 가장 큰 장애물 중 하나는 세포 분열을 제한할 수 있는 낮은 산소 수치인 저산소증입니다. 엽록체가 이식된 세포를 통합함으로써 빛을 조사하여 광합성을 통해 산소를 생성함으로써 조직 내 산소 공급을 강화하고 성장을 촉진할 수 있습니다."

이 돌파구는 세포 공학을 발전시키기 위한 유망한 새로운 경로를 제공하며, 과학자들이 광합성 세포를 내장 산소 공급원으로 활용하여 더 크고 건강한 조직을 배양할 수 있도록 할 수 있다. (Impact Lab)