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[피터디아만디스-합성 배아 및 인공 자궁] 지난 8월에 두 개의 별도 연구 그룹이 난자와 정자가 아닌 줄기 세포에서 정교한 합성 생쥐 배아를 만들 수 있음을 시연했다. 이러한 능력은 인간의 건강과 장수에 중대한 영향을 미칠 수 있는 재생 의학의 새로운 시대를 여는 문을 열어준다.이 연구원들이 달성한 기술적 위업과 그들의 작업에 대한 잠재적인 과학적, 의학적, 윤리적 의미에 대해 간략히 설명한다.

https://www.diamandis.com/blog/synthetic-embryos-artificial-wombs

JM Kim | 기사입력 2022/10/04 [00:00]

[피터디아만디스-합성 배아 및 인공 자궁] 지난 8월에 두 개의 별도 연구 그룹이 난자와 정자가 아닌 줄기 세포에서 정교한 합성 생쥐 배아를 만들 수 있음을 시연했다. 이러한 능력은 인간의 건강과 장수에 중대한 영향을 미칠 수 있는 재생 의학의 새로운 시대를 여는 문을 열어준다.이 연구원들이 달성한 기술적 위업과 그들의 작업에 대한 잠재적인 과학적, 의학적, 윤리적 의미에 대해 간략히 설명한다.

https://www.diamandis.com/blog/synthetic-embryos-artificial-wombs

JM Kim | 입력 : 2022/10/04 [00:00]

DALL-E 이미지: 위 이미지는 OpenAI DALL-E가 다음 프롬프트를 사용하여 생성한 것이다. "인간의 장기를 들고 있는 미친 과학자, 인상파"

 

줄기세포에서 배아를 만든다고 상상해보라. 더 나아가 인공 자궁을 이용하여 난자와 정자가 없는 아기를 낳는 것을 상상할 수 있을까?

 

놀랍고 새로운 돌파구를 통해 우리는 답이 어떤 모습일지 더 가까이 다가갈 수 있다.

 

지난 8월에 두 개의 별도 연구 그룹이 난자와 정자가 아닌 줄기 세포에서 정교한 합성 생쥐 배아를 만들 수 있음을 시연했다.

 

훨씬 더 인상적으로, 그들은 인공 자궁을 사용하여 배아를 8.5일 동안 유지했는데, 이는 쥐의 일반적인 임신 기간 20일의 거의 절반에 해당한다. 이것은 그들이 뛰는 심장과 두뇌의 기초를 발달시키기에 충분했다.

 

생명의 초기 단계는 과학의 미스터리로 남아 있다.

 

그러나 이러한 새로운 기능은 과학자들에게 오랫동안 관찰하기 어려웠던 발달 과정에 대한 전례 없는 통찰력을 제공할 수 있다. 그리고 이미 이 기술의 의학적 잠재력에 대한 이야기가 있어 이식을 위한 새로운 장기를 성장시키거나 노화 관련 불임을 해결할 수 있다.

 

이 연구원들이 달성한 기술적 위업과 그들의 작업에 대한 잠재적인 과학적, 의학적, 윤리적 의미에 대해 간략히 설명한다.

 

자연의 블랙박스

 

생명체가 수정된 단일 세포에서 수천억 또는 수조 개의 분화된 세포를 가진 유기체로 진화하는 방법은 과학자들이 단지 표면을 긁은 것에 불과한 근본적인 질문이다.

 

발달 생물학자들은 제브라피시나 개구리와 같이 투명한 알에서 새끼를 낳는 동물을 연구함으로써 상당한 진전을 이루었다.

 

그러나 포유류의 발달은 자궁 내에서 일어나기 때문에 관찰하기가 훨씬 더 어렵다윤리적인 우려와 엄격한 규정은 인간 배아에 대한 연구를 더욱 복잡하게 만든다.

 

최근 몇 년 동안 배아 줄기 세포를 배반포(배아의 전구체)와 유사한 구조로 유도하는 데 진전이 있었다. 이는 이러한 문제 중 일부를 회피하는 초기 인간 발달을 위한 중요한 모델을 제공할 수 있다.

 

그러나 자궁의 지지적인 환경 없이는 이러한 소위 "배반포체"만 생존할 수 있고 배아 발달의 후기 단계로 발전할 기회를 가질 수 있다.

 

인공 자궁 및 인공 출산

 

2022 8, 두 개의 별도 그룹이 발표한 한 쌍의 논문은 인공 자궁을 사용하여 생쥐 배아(배아 줄기 세포에서 추출) 8.5일 동안 생존시키는 방법을 보여줌으로써 과학계를 뒤흔들었다.

 

두 논문의 중심에는 팀 중 하나를 이끌었던 이스라엘 와이즈만 과학 연구소(Weizmann Institute of Science) Jacob Hanna가 설계한 자궁 환경을 모방하도록 설계된 복잡한 장치가 있었다. 그것은 혈청으로 채워진 회전하는 유리 바이알과 압력과 산소 수준을 유지하는 환기 시스템을 결합한다.

 

그러나 인공 자궁이 유일한 혁신은 아니었다.

 

2018, Caltech와 케임브리지 대학에서 이중 임명을 하고 다른 팀을 이끌고 있는 Magdalena Zernicka-Goetz는 초기 발달의 핵심인 태반과 난황의 두 구조의 줄기 세포와 결합할 때 배아 줄기 세포가 더 많이 발달한다는 사실을 발견했다.

 

이 두 가지 혁신을 결합하여 두 팀은 기본 신체 계획이 나타나기 시작하는 단계까지 발달한 합성 쥐 배아를 만들 수 있었다. 여기에는 심장 박동, 기초적인 뇌, 내장의 시작을 포함한 복잡한 구조가 포함된다.

 

판도를 바꾸는 능력

 

이러한 고급 합성 배아가 가질 수 있는 가장 명백한 영향은 과학자들이 기본 개발 코드를 해독하는 데 도움이 된다는 것이다.

 

이는 의학에 중요한 영향을 미치는 재생, 생식 및 조직 전문화와 같은 모든 종류의 중요한 기능을 뒷받침한다.

 

Zernicka-Goetz가 이끄는 팀은 일부 임신이 초기 단계에서 실패하는 이유를 이해하는 데 특히 관심이 있으며 이 새로운 모델이 이러한 과정에 대한 전례 없는 창을 제공할 수 있다고 말한다.

 

이 합성 배아 모델의 장점 중 하나는 줄기 세포를 만드는 데 사용되는 줄기 세포를 유전적으로 조작할 수 있어야 한다는 것이다. 이를 통해 연구자는 특정 유전자가 발달 과정에 어떻게 기여하는지 확인할 수 있다.

 

Hanna가 이끄는 다른 그룹은 기술에 대한 더 큰 야망을 가지고 있다. 그들은 이식을 위해 조직을 수확할 수 있는 환자의 세포에서 합성 배아를 만들 계획인 Renewal Bio라는 스타트업을 만들었다.

 

피부와 연골과 같은 단순한 조직을 성장시키는 능력에는 상당한 진전이 있었지만 복잡한 3D 구조와 혈관 구조를 가진 장기는 더 어려워졌다. Hanna는 신체 자체의 발달 과정에 의존하는 것이 더 나은 접근 방식일 수 있다고 믿는다.

 

"우리는 배아를 최고의 3D 바이오 프린터로 본다."라고 그는 MIT Technology Review에 말했다. "장기와 적당한 조직을 만드는 최고의 존재다."

 

회사는 배아에서 혈액 세포를 수집하여 환자에게 수혈하여 면역 체계를 젊어지게 하거나 초기 난소 세포를 사용하여 여성이 나중에 생식 능력을 연장할 수 있도록 하는 잠재적인 응용 프로그램을 구상하고 있다.

 

윤리적 및 과학적 도전 과제

 

인간 생물학을 재 발명하려는 노력은 필연적으로 어려운 윤리적 문제를 야기한다.

 

지침은 국가마다 다르지만 인간 배아는 일반적으로 14일 이상 발달이 허용되지 않는다. 이 시점은 세포의 무정형 덩어리에서 신체와 유사한 것으로 발달하기 시작하는 시점이다.

 

Renewal Bio는 임신 40일 또는 50일에 해당하는 배아 발달을 구상하고 있다. 이러한 개체가 가능한 임신이 될 수 있는지에 대한 질문은 아직 거의 없지만 발달 경로를 따라갈수록 윤리적 의미가 더 모호해진다.

 

Hanna가 제안한 한 가지 잠재적인 해결책은 전구 줄기 세포를 유전적으로 조작하여 배아가 머리를 발달시키지 않도록 함으로써 잠재적으로 의식이 있는 존재에 대한 실험에 대한 우려를 피하는 것이다.

 

다른 연구자들은 생명체로 발달할 가능성이 없는 합성 배아에 대한 우려가 장기 기증 대기자 명단에 있는 사람들에게 얻을 수 있는 구체적인 이점보다 중요하지 않다고 주장했다.

 

그러나 기술을 둘러싼 윤리적 문제가 상당하지만 전문가들은 기술적인 문제가 더 시급한 문제일 것이라고 말한다.

 

줄기 세포가 배아와 같은 구조로 결합될 수 있는 효율성은 모든 세포 배양의 1% 미만이 성공적으로 수행되어 여전히 매우 낮다. 그리고 그렇게 하는 경우에도 합성 배아는 개발에 진정으로 유용한 모델인지에 대한 질문을 제기하는 많은 결함을 특징으로 한다.

 

생쥐 줄기 세포에서 인간 세포로 이동하는 것은 사소한 단계가 아닐 것이다. 특히 인간 배아가 유사한 발달 단계에 도달하는 데 훨씬 더 오래 걸리기 때문이다.

 

마지막 생각들

 

우리는 노화를 방지하거나 필요에 따라 장기를 재생하는 것을 가능하게 하는 이 기술에서 아직 멀었지만 그 잠재력을 과소평가하지 않는 것이 중요하다.

 

앞으로의 길에 대한 신중한 평가에도 불구하고 전문가들은 이러한 발전을 복제된 최초의 포유동물인 1997년 돌리의 탄생에 비유했다.

 

아직 갈 길이 멀지만, 이러한 능력은 인간의 건강과 장수에 중대한 영향을 미칠 수 있는 재생 의학의 새로운 시대를 여는 문을 열어준다.

 

그리고 이미 기술 상용화 계획이 진행 중이므로 많은 사람들이 생각하는 것보다 더 빨리 중요한 발전이 이루어질 수 있다.

 

 
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