브라질 상파울루 대학의 생명과학연구소 (IB-USP)가 주최하는 인간게놈 및 줄기세포 연구센터 (HUG-CELL)의 연구원들은 실험실에서 간을 재구성하고 생산하는 기술을 개발했다.
개념증명 연구는 쥐 간을 대상으로 수행되었다. 연구의 다음 단계에서 과학자들은 간이식을위한 장기공급을 늘리기 위해 향후 인간 간 생산기술을 적용 할 것이다.
이 연구는 FAPESP의 지원을 받았으며 Materials Science and Engineering : C에 게재되었고 기사로 보도되었다. “계획은 실험실에서 인간의 간을 규모에 맞게 생산하는 것이다. 이렇게하면 호환가능한 기증자를 오래 기다리지 않아도되고 이식된 장기의 거부반응 위험을 줄일 수 있다.”라고 기사의 첫 번째 저자 Luiz Carlos de Caires-Júnior는 Agência FAPESP에 말했다. 그는 FAPESP가 자금을 지원하는 연구, 혁신보급센터 (RIDC) 중 하나 인 HUG-CELL의 포스트닥 연구원이다.
방법론은 이식을위한 장기를 생산하기 위해 최근 몇 년 동안 개발된 조직생물공학기술인 탈세포화 및 재세포화를 기반으로한다. 사망한 기증자의 장기 간을 세제나 효소가 포함된 다양한 용액으로 처리하여 조직에서 모든 세포를 제거하고 세포외 기질만 장기의 원래 구조와 모양으로 남겨든다. 세포외 기질에 환자로부터 채취한 세포를 주입한다. 이 기술은 장기적으로 면역체계반응과 거부위험을 방지한다.
“이는 '재조정 된' 간이식과 비슷하다. 환자 자신의 세포를 사용하고 면역억제제를 투여 할 필요가 없기 때문에 거부되지 않는다.”라고 HUG-CELL의 수석연구자이자 이 기사의 마지막 저자 Mayana Zatz는 말했다.
Caires-Júnior는 이 기술을 사용하여 경계선 및 이식불가능한 장기를 재구성 할 수도 있으며 대기 목록에있는 환자의 장기공급을 늘릴 수 있다고 설명했다.
“기증자가 교통사고로 사망했기 때문에 이식가능한 많은 장기를 실제로 사용할 수 없다. 상태에 따라 이 기술을 사용하여 수리할 수 있다.”라고 그는 말했다.
그러나 탈세포화과정은 예를들어 세포가 증식하여 혈관을 형성하도록 지시하는 분자와 같은 세포외 기질의 주요 구성요소를 제거한다. 이것은 세포외 기질에 대한 세포접착을 약화시키고 재세포화를 손상시킨다.
이 장애물을 극복하기 위해 HUG-CELL 연구진은 탈세포화와 재세 포화 사이에 추가 단계를 도입하여 기술을 강화했다.
쥐의 간을 분리하고 탈세포화 한 후, 그들은 조절된 배지에서 실험실에서 성장한 간세포에서 생산되는 단백질 SPARC 및 TGFB1과 같은 분자가 풍부한 용액을 세포외기질에 주입했다. 이 단백질은 간세포가 증식하고 혈관을 형성하도록 지시하므로 건강한 간에 필수적이다.
Caires-Júnior는 “이러한 분자로 세포외기질을 강화하면 건강한 간과 훨씬 더 유사하게 될 수 있다.
쥐의 간세포 외 기질을 용액으로 처리하고 간세포, 내피세포 및 중간엽세포를 물질에 도입했다. 중간엽세포는 성인피부세포를 배아와 같은 만능 상태로 재 프로그래밍하여 생성 된 인간 유도 만능줄기세포 (iPSC)에서 파생되었다.
“이 연구는 간의 일부인 세포 계통에서 인간 줄기세포 분화를 유도하고 이러한 세포를 사용하여 기관을 재구성하여 기능적으로 작동 할 수 있음을 보여준다. 이 기술이 작동한다는 첫 번째 데모인 개념증명이다.”라고 Zatz는 말했다.
간 세포를 주사기 펌프로 쥐의 간세포 외 기질에 주입하여 인간 특성을 가진 기관을 생성했다. 그것은 인체의 조건을 시뮬레이션한 인큐베이터에서 5주 동안 자랐다. 분석에 따르면 SPARC 및 TGFB1을 사용한 세포외 기질 농축은 재세포화를 크게 개선했다.
Caires-Júnior는 “이 치료는 간세포가 더 강력하게 성장하고 기능하도록 만들었다. "우리는 인간의 간을 탈세포화하는 생물반응기를 만들고 실험실에서 이를 생산할 수있는 가능성을 연구할 계획이다."
이 기술은 폐, 심장 및 피부와 같은 다른 기관을 생성하는 데 적용될 수 있다고 그는 덧붙였다.
장기 공장
이 프로젝트는 HUG-CELL이 다양한 기술을 사용하여 이식 장기를 생산하거나 재구성하기 위해 추구하는 연구라인 중 하나이다.
HUG-CELL 연구원은 제약회사 EMS와 협력하여 수행되고 기술혁신프로그램을위한 연구 파트너십 (PITE)의 후원하에 FAPESP, 상파울로연구재단의 지원을받는 프로젝트를 통해 신장, 심장과 같은 돼지 기관을 수정하는 것을 목표로한다. 인간에게 이식하는 피부도 만든다.
돼지간은 인간에게 이식되면 거부될 것이기 때문에 연구자들은 3D프린팅, 탈세포화 및 재세포화와 같은 다른 전략을 추구하고 있다.
“이것은 보완적인 접근방식이다. 앞으로 장기이식공장을 볼 수있을 것으로 기대한다.”라고 Zatz는 말했다. ScienceBlog.com을 통해
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