• 한국발생생물학회지:발생과생식
• /
• 제11권2호
• /
• pp.59-66
• /
• 2007

배아줄기세포를 이용한 치료법 개발을 위해서는 배아줄기세포의 자가재생산 및 분화과정을 조절하는 분자적 기전을 이해하는 것이 매우 중요하다. 지질합성경로(Mevalonate pathway)에 작용하는 HMG-CoA 환원효소(Hydroxymethylglutaryl-coenzyme A reductase)의 억제제인 스타틴은 콜레스테롤 저하제로 잘 알려져 있으며, 콜레스테롤 이외에 단백질 isoprenylation의 기질로 작용하는 아이소프레노이드(Isoprenoids)(Farnesyl pyrophosphate(FPP), Geranylgeranyl pyrophosphate(GGPP))의 생성을 억제하는 효능을 가지고 있다. 스타틴에 의해 매개되는 표적단백질의 isoprenylation 억제는 다양한 세포내 신호전달과정에 영향을 미치게 되며, 결과적으로 세포기능을 조절하는데 핵심적인 역할을 하게 된다. 스타틴이 첨가된 배양배지에서 배양된 배아줄기세포는 자가재생산능이 억제되고 분화가 촉진되는데, 특히 지방/골세포 직계열로의 분화가 촉진된다. 배아줄기세포에서의 스타틴의 효과 및 작용기전에 대한 이해가 아직은 미비한 수준이나, 최근 우리 연구팀에서는 스타틴이 콜레스테롤 작용과는 무관하게 RhoA G-단백질의 세포내 분포 및 활성을 억제함으로써 배아 줄기세포의 자가재생산능을 억제하고 있음을 규명하였다. 스타틴 다면효과와 그 작용에 대한 이해는 배아줄기세포의 미분화 및 분화상태를 조절하는데 관여하는 분자적 조절기전을 이해하는데 중요한 모델이 될 수 있을 것으로 추정된다.

• Clinical and Experimental Reproductive Medicine
• /
• 제1권1호
• /
• pp.43-48
• /
• 1974

생쥐(C3H/JMS)의 한쪽 자궁(子宮)에 봉합계(縫合系)를 삽입한 후 초기배아(初期胚兒)의 발생과정(發生過程), 이동속도(移動速度) 그리고 착상(着床)의 상태를 관찰하였다. 임신한지 2일째 되는 날에 자궁(子宮)에 장치를 받지 않은 쪽에서는 초기배(初期胚)의 일부가 이미 수난정(輸卵精)의 뒷부분에 도달하고 있었으나 장치를 받은 쪽에서는 아직도 수난정(輸卵精) 중부(中部)에 머물러 있었다. 3일째가 되면 대조(對照)가 되는 바른쪽 자궁(子宮)에서는 $8{\sim}16$세포기에 드는 배아(胚兒)가 79%에 이르며 24%는 이미 자궁(子宮)에까지 도달하고 있으나 장치를 한 쪽에서는 $8{\sim}16$세포기의 배아(胚兒)가 69%가 되며 겨우 8.2%만이 자궁(子宮)에 이르고 있다. 4일째가 되면 대조자궁(對照子宮)에서는 전체 배아(胚兒)의 75%가 그리고 장치 자궁(子宮)에서는 61%가 상실배(桑實胚)를 이루며 전자(前者)에서 60%, 후자(後者)에서는 40%가 자궁(子宮)내에 진입하게 된다. 정상적(正常的)인 생쥐에서는 임신 4일이 되면 거의가 배낭기(胚囊期)에 이르는 것으로 알려져 있으나 한쪽 자궁(子宮)에 실을 장치한 생쥐에서는 대조자궁(對照子宮)이거나 장치 자궁(子宮)이거나 모두 배낭(胚囊)의 형성(形成)이 늦어지고 있다. 한 자궁(子宮)당 발견되는 정상배(正常胚)의 평균치(平均値)는 대조구(對照區)에서 6.3정도로 임신 2일에서 4일 사이에 큰 차이가 없으나 처리구(處理區)에서는 2일에서 4일 사이에 6.5에서 3.8로 감소한다. 이상배(異常胚)는 대조구(對照區)에서 2일째에 2.2였던 것이 0.4로 크게 줄지만 처리구(處理區)에서는 대조구(對照區)에서 처럼 급격한 감소를 볼 수 없다. 임신한지 17일 되는 날 대조구(對照區)에서 15개의 자궁(子宮)가운데 한지 2개의 자궁(子宮)만이 착상(着床)흔적을 보였지만 처리구(處理區)에서는 전혀 착상(着床)되었던 흔적을 볼 수 없었다. 결국 생쥐에서는 한 쪽 자궁(子宮)에 이물질(異物質)을 삽입했을 때 장치를 받은 자궁(子宮)뿐 아니라 다른 한 쪽 자궁(子宮)에서도 착상(着床)이 일어나지 않을 뿐 아니라 이상난자(異常卵子)의 발생(發生)을 증가시키며 배아(胚兒)의 난할속도(卵割速度)가 늦어지고 또 배아(胚兒)의 이동(移動)이 늦어진다는 것을 알게 되었다.

• 한국동물학회지
• /
• 제38권4호
• /
• pp.550-556
• /
• 1995

c-myc proto-oncogene은 여러 세포들의 분화와 형질전화에 뿐만 아니라 정상세포의 분열조절에도 관여한다고 알려져왔다. 특히 생쥐의 초기배아에서 c-myc mRNA가 발현되고 antisense c-myc oligomer의 미세주입에 의해 배발생이 억제된다는 연구결과는 c-myc이 초기배아의 발생 및 분열에 관여하는 것을 시사한다. 그러나 최근까지 초기배아에 존재하는 c-myc promoter의 기능적 활성화에 관한 연구는 미진하였다. 이를 위하여, c-myc promoter와 대장균의 lacZ 유전자를 결합시킨 두 종류의 vector(pcmyc-Gall, pcmyc-Ga12)를 만들어 수정란의 전핵에 미세주입한 후, 배 발생에 따른 c-myc promoter의 활성화를 lacZ 유전자의 산물인 $\beta$-galactosidase 에 의한 X-gal 염색으로 조사하였다. 미세주입된 초기 배아는 2세포기 배아를 포함하는 여러 발생단계에서 $\beta$-galactosidase 의 활성을 보였다. 이는 c-myc 유전자가 배아의 게놈유전자로부터 발현되며, 또한 궁극적으로 초기 배아의 발생과정에 중요한 역할을 하고 있음을 시사하고 있다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
• /
• 제12권1호
• /
• pp.87-95
• /
• 2008

만능성 인간 배아줄기세포로부터 확립된 신경줄기세포 또는 신경전구세포는 퇴행성 신경질환 세포치료제로 이용될 수 있는 다양한 종류의 신경세포로 분화 유도될 수 있다. 하지만, 인간 배아줄기세포로부터 신경세포를 생산하기 위한 기술은 아직 많은 장애를 가지고 있다. 인간 배아줄기세포 유래 신경전구세포에서 특징적으로 나타나는 신경관 유사로제트에 대한 이해는 인간 배아줄기세포 신경 분화의 효율을 높이는데 유용한 정보를 제공할 것으로 사료된다. 일반적으로 신경로제트(neural rosette)는 분화 중인 배아체를 부착 배양함으로써 유도하지만, 이 방법은 시간이 걸리고 복잡하다는 단점이 있다. 본 연구에서는 신경로제트가 부착배양을 하지 않고 부유배양으로 형성될 수 있는지 조사하였다. 우선적으로, 배아체 형성 및 신경분화에 인간 배아줄기세포 클럼프(clump) 크기가 영향을 주는지를 조사하였고, 사방 $500\;{\mu}m$ 크기의 인간 배아줄기세포 클럼프가 신경 분화 유도에 가장 효과적임을 확인하였다. 로제트 형성을 유도하기 위해, 사방 $500\;{\mu}m$ 크기의 인간 배아줄기세포 클럼프를 1주일 동안 EB 배양배지에 부유 배양함으로써 균일한 크기의 배아체를 얻은 후, NES 배양 배지에서 부가적으로 $1{\sim}2$주 동안 계속 부유 배양한 결과, $7{\sim}10$일 사이에 신경관 유사 로제트가 형성됨을 확인하였다. 로제트 형성 세포의 신경전구세포로서 특성은 RT-PCR과 면역형광염색법을 이용한 신경전구세포 특이적 마커(vimentivi, nestin, MSI1, MSI2, Sox1, Tuj1) 발현을 통해 확인하였다. 또한, 성장인자를 제외한 NES 배양 배지에서 신경로제트를 $2{\sim}6$주 동안 지속적으로 배양하면 성숙 신경세포로의 말단 분화가 유도됨을 확인하였다. 신경세포 특이적 마커(Tuj1, MAP2, GABA)와 신경아교 특이적 마커($S100{\beta}$, GFAP)는 $2{\sim}3$주 또는 4주 후에 각각 발현이 유도됨을 확인하였고, 희소 돌기아교 특이적 마커(O1과 CNPase)는 $5{\sim}6$주 후에 발현이 증가함을 확인하였다. 본 연구결과는 신경로제트가 부유 배양시스템에서 성공적으로 형성됨을 보여주고 있으며, 이는 인간 배아줄기세포의 신경 분화를 이해하고, 신경전구세포 유도 과정을 단순화하는데 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
• /
• 제12권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2008

배아줄기세포는 다양한 분화 유도 방법을 통해 신경계세포로 분화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 보다 더 엄격한 선발조건을 적용함으로써 특정 종류의 신경세포만을 확보할 수도 있게 되었다. 세포사멸연구를 포함한 신경생리학적 연구의 대상으로써 중요한 요건은 이렇게 확보한 배아줄기세포 유래의 신경계세포들이 정상적인 신경생리학적 특성을 갖고 있어야 하며, 동시에 그런 신경생리학적 특성이 체외에서 일정기간 동안 이상 자연적인 세포사멸없이 유지되어야 한다는 것이다. 생쥐 배아줄기세포를 retinoic acid로 처리한 후, astrocytes monolayer 위에서 신경계세포로 분화시키면 장기간 생존이 가능한 다수의 신경계세포를 손쉽게 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 면역세포화학적 방법을 통해 신경세포의 생사를 개별세포 수준에서 추적할 수 있다. 배아줄기세포 유래의 신경계세포는 glutamate agonist들에 대해 수용체 특이적 흥분성 신경독성 반응을 보이며, 이 반응은 신경계세포로의 분화가 진행될수록 더욱 뚜렷해지는 양상을 보인다. 신경계세포의 발생분화, 생존에 관여하는 Neurotrophin, GDNF 계열의 신경계 작용 성장인자들의 수용체가 배아줄기세포 유래의 신경계세포에서 발현되고 있으며, 이들에 의해 신경계세포로의 분화과정에서 세포의 생존능 및 신경독성처리에 대한 세포사멸반응이 조절될 수도 있다. 따라서 배아줄기세포 유래의 신경계세포는 신경세포의 생존과 사멸, 그리고 세포손상으로부터의 보호와 같은 신경약리학적 연구를 위한 중요한 특성을 나타내고 있기에 관련 연구를 위한 새로운 연구시스템이 될 수 있는 것이다. 특히 일반적인 신경세포는 유전적 변형이 어려워 다양한 신경약리학적 연구에 많은 제약을 받아 왔으나, 이제 유전자 변형 배아줄기세포로부터 얻은 신경세포를 활용하여 연구할 수 있게 됨으로써, 보다 복합적인 신경약리학적 기초연구도 가능하게 되었다. 특히 최근 인간 배아줄기세포 유래 신경계세포도 유사한 신경독성 반응을 보이고 있음이 확인됨으로써(Schrattenholz & Klemm, 2007), 이제 배아줄기세포는 신경약리학적 기초 연구만이 아닌, 나아가 대량의 약물 스크리닝과 같은 제약산업에도 활용될 수 있는 가능성을 제시하고 있다.

• 한국동물학회지
• /
• 제15권1호
• /
• pp.25-33
• /
• 1972

배아의 발생에 대한 연구는 in vivo 나 in vitro의 방법을 통해 근래 비?적 활발하게 진행되고 있다. 이들의 연구결과에 따르자면, 성분이나 함량 혹은 물리학적 성질이 혈청따위의 체액과는 다른 전방수가 들어차 있는 안전방의 환경은 배아의 발생에 극히 부적당한 곳이라 할 수 있다. 그럼에도 불구하고 본실험의 결과를 보면 초기배아의 발생은 극히 정상적으로 진행되고 있다. 이런 점에 비추어 우리는 두 가지 가능성을 추론할 수 있다. 첫째는, 배아의 어느 한정된 범위에서는 그의 환경에 쉽게 적응할 수 있는 능력을 가지고 있을 것이라는 생각이다. 배아세포가 미분화의 상태에 있다는 점과 대사의 정도가 분화된 다른 세포들에 비해 비교적 낮다는 점을 고려할 때 이들 배아는 안전방내의 환경과 같은 특수한 곳에서도 능히 생존할 수가 있는 것이다. 둘째는, 배아를 받아들인 후 전방수의 특성이 달라질 것이라는 점이다. 토끼에서는 일단 안전방내의 전방수가 유출되고 나면 혈청과 비슷한 체액이 약8시간 동안 안전방내에 형성되고 그뒤 차차로 본래의 전방수로 대치된다. 쥐에서도 이러한 체액이 안전방내에 형성된다면 배아를 받아들인 안전방내의 전방수의 성질이 혈청과 비슷해지므로 배아의 발생이 가능해질 수가 있다. 단지 그러한 체액이 전방수의 유출 후 120시간까지 그대로 남아있을 것인가에 대한 의문은 그대로 남아있지만 위의 두가지 가능성에 대하여는 배아의 생태나 행동과 관련시켜 앞으로 더 연구해야 할 것이다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
• /
• 제11권1호
• /
• pp.21-29
• /
• 2007

본 연구진은 선행 연구에서 progesterone receptor membrane component 2 (pgrmc2) 유전자가 미성숙 난자에서 높게 발현하는 것을 발견하였다. 본 연구는 pgrmc2와 pgrmc1 유전자가 쥐의 생식소와 배아의 발달 단계에 따라 어떻게 발현하는지 알아 보기 위해 수행하였다. 이들 유전자는 난소, 정소, 배아, 그리고 난자의 다양한 발달 단계에서 발현하는 것을 알 수 있었다. 쥐 난자 세포막에 프로게스테론 수용체가 존재하는 것은 progesterone-3-O-carboxymethyl oxime-BSA-fluorescein isothiocyanate (P4-BSA-FITC)의 결합을 이용하여 확인하였다. 본 결과는 프로게스테론 수용체의 세포막 구성 요소들이 생쥐의 난자, 배아, 그리고 생식소에서 발현함을 최초로 확인한 연구 결과다. 스테로이드 수용체의 세포막 구성 요소들의 기능, 특히 프로게스테론 수용체의 세포막 구성 요소들의 기능을 알아 보기 위해 추후 연구가 계속되어야 할 것이다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
• /
• 제14권2호
• /
• pp.43-50
• /
• 2010

최근에 체세포 리프로그래밍 기법을 사용하여 체세포에 몇 가지 전사인자(리프로그래밍 인자)를 넣어줌으로써 유도만능줄기세포(induced pluripotent stem cell, iPS)를 만드는데 성공하였다. 유도만능줄기세포는 배아줄기세포와 유사하게 자가재생 할 수 있는 능력이 있으며, 신체의 모든 타입의 세포로 분화할 수 있는 특징을 가지고 있다. 배아줄기세포와는 달리 면역거부반응이 없다는 점과 윤리적인 문제로부터 자유롭다는 장점이 있어 2006년 Yamanaka 팀이 유도만능줄기세포에 관해 처음 보고한 이후로 이 분야 연구의 급속한 발전이 이루어지고 있다. 하지만 안전성의 문제점 때문에 세포치료제로 사용되기 위해서는 리프로그래밍 인자의 도입 방법 및 새로운 리프로그래밍 인자의 발굴 등 몇 가지 해결해야 할 점들이 남아 있다. 본 종설에서는 유도만능줄기세포를 만드는데 사용된 몇 가지 리프로그래밍 인자에 대해 보고된 연구 내용을 리프로그래밍 인자가 존재하는 세포인 배아줄기세포 및 난자와 배아에서 정리하고자 하며, 리프로그래밍 인자의 연구에 관한 방향에 대해 논의하고자 한다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
• /
• 제11권2호
• /
• pp.111-119
• /
• 2007

배아줄기세포는 외부 기인 특정 요소를 이용한 세포 조절물질 활성을 통하여 원하는 세포형태로 분화될 수 있다. 배아줄기세포의 이용성세포침투성단백질(CPP)은 몇 개의 아미노산으로 구성된 작은 펩타이드로 유용한 물질 수송계 중의 하나로 인식되고 있다. 본 연구에서는 몇 종류의 CPP를 이용하여 특정 단백질을 생쥐배아줄기세포(R1)내로 트렌스펙션하는데 있어 그 정도를 결정할 수 있는 요소들의 영향을 분석하였다. CPP인 Buforin II, pEP-1을 강도를 강화한 녹색형광단백질(EGFP)에 부착되도록 하여 살아있는 세포에서 볼 수 있도록 하였다. 다양한 시간대별로 그리고 다양한 농도로 재조합 CPP-EGPF를 생쥐 배아줄기세포에 처리하였으며, 대조군으로 사용한 EGFP는 CPP를 갖고 있지 않았다. 재조합 CPP-EGFP들이 R1 배아줄기세포에 미치는 세포독성은 CPP 종류와 재조합 CPP-EGFP 농도에 의존적이었다. CPP-EGFP가 배아줄기세포의 세포질이나 핵질로 들어간 증거는 처리 후 30분 이내에서는 찾을 수 없었다. 1시간 후, pEP-1-EGFP-N을 처리한 일부 세포에서만 형광단백질이 세포안으로 들어간 것을 발견할 수 있었다. 처리를 24시간까지 하였으나 흥미롭게도 세포안으로 들어가는 정도와는 비례관계가 없었다. 또한, 배아줄기세포의 막을 통과할 수 있는 CPP의 경우, 처리 농도는 세포막을 침투하여 세포내로 이동하는 것과 비례적 관계는 없으나, 매우 높은 농도에서 약간 증가하는 경향을 보였다. 요약하면, CPP-EGFP의 트렌스펙션 효과는 전적으로 CPP에 의존적이며, CPP에 따라서는 His tag의 위치 또한 트렌스펙션에 영향을 줄 수 있으며, 처리시간은 CPP를 이용하여 배아줄기세포내로 단백질을 수송하는데 있어 중요 변수가 아니다. 또한, CPP-EGFP의 농도는 배아줄기세포막을 가로질러 수송되는데 큰 영향을 주지 않았다. 앞으로의 연구에서, 이들 CPP의 변형 또는 매개자 개발을 통한 배아줄기세포에서 좋은 단백질성 매개 수송자를 만드는 것이 필요하며 이를 이용한 분화 유도는 매우 유용할 것으로 사료된다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
• /
• 제15권4호
• /
• pp.273-279
• /
• 2011

후성유전학적 조절은 DNA 서열상의 변화 없이도 유전자의 기능을 변화시킬 수 있는 현상을 뜻한다. 염색체의 후성유전학적 상태는 히스톤 변형, DNA 변형 그리고 RNAi에 의한 유전자 침묵 등에 의해 조절된다. 본 총설에서는 배아줄기세포에서의 후성 유전학적 조절에 영향을 주는 요인으로서 히스톤(histone)의 메틸화에 초점을 맞추었다. 배아줄기세포에서 발현되는 유전자의 조절에는 두 가지 단백질 복합체가 관여한다. Polycomb repressive complex 2(PRC2)는 EED, EZH2, SUZ1를 주요인자로 포함하며, H3K27의 trimethylation(H3K27me3)을 증가시킴으로써 유전자의 발현을 억제한다. 이와는 대조적으로 Trithorax group(TrxG) 복합체는 주요인자로 MLL family를 포함하며, H3K4의 trimethylation(H3K4me3) 시킴으로써 유전자의 발현을 활성화한다. PRC2 및 TrxG는 다양한 보조 단백질을 포함한다. 배아줄기세포에서 후성유전학적 조절의 두드러진 특징은 H3K27me3과 H3K4me3이 동시에 나타나는 이가 상태(bivalent state)이다. PRC2와 TrxG 복합체 그리고 H3K4나 K3K27의 메틸화에 특이적으로 작용하는 탈메틸효소(demethylase)가 한데 어우러져 배아줄기세포에서 만능성 관련 유전자와 발달 관련 유전자의 발현을 조절함으로써 줄기세포의 유지 및 분화에 기여한다. 따라서 후성유전학적 조절인자들에 대한 보다 자세한 연구는 배아줄기세포를 보다 잘 이해하고 활용하는데 도움을 줄 것이다.