알츠하이머 치료를 위한 줄기세포 생성을 향상시키는 새로운 장치

스웨덴의 연구원들은 정상 피부 세포를 신경 줄기 세포로 전환하는 기술을 완성했다고 밝혔습니다. 이는 알츠하이머병을 치료하기 위한 저렴한 맞춤형 세포 치료법에 더 가까워지고 있다고 생각합니다. > 및 파킨슨병.

맞춤 설계된 미세유체 장치를 사용하여 연구팀은 인간 피부 세포를 유도만능줄기세포(iPSC)로 재프로그래밍한 다음 이를 신경줄기세포로 개발하는 전례 없는 가속화된 접근 방식을 개발했습니다.

해당 연구의 제1저자인 Saumey Jain은 이 플랫폼이 세포를 환자의 신체에서 더 쉽게 수용하고 수용할 수 있도록 만들어 세포 치료 비용을 개선하고 줄일 수 있다고 말합니다. 이 연구는 KTH 왕립공과대학 과학자들이 Advanced Science에 게재했습니다.

이 연구의 수석 저자인 Anna Herland는 이 연구가 iPSC를 신경 줄기 세포로 유도하기 위해 미세유체를 처음으로 사용했음을 입증했다고 말했습니다.

신경줄기세포는 미세유체 플랫폼을 사용하여 분화되었습니다. 사진: KTH 왕립공과대학

일반 세포가 신경줄기세포로 전환되는 과정은 실제로 2단계 과정을 거칩니다. 세포는 먼저 다양한 세포 유형을 생성할 수 있는 만능줄기세포(iPSC)로 유도하는 생화학적 신호에 노출됩니다.

그런 다음 신경계 형성과 관련된 신호 및 발달 과정을 모방하는 배양으로 옮겨집니다. 신경 분화라고 불리는 이 단계는 세포를 신경 줄기 세포 경로로 방향을 전환합니다.

지난 10년 동안 이러한 작업을 위한 실험실 환경은 점차 전통적인 플레이트에서 미세유체 장치로 전환되었습니다. Herland는 새로운 플랫폼이 iPSC 생성과 신경줄기세포 분화라는 두 단계 모두에서 미세유체학의 개선을 나타낸다고 말합니다.

연구원들은 인간 피부 생검에서 얻은 세포를 사용하여 미세유체 플랫폼을 통해 세포가 기존 플레이트에서 분화된 것보다 더 초기 단계에서 신경 운명을 결정하게 된다는 사실을 발견했습니다.

“우리는 미세유체 플랫폼의 제한된 환경이 신경줄기세포 생성에 대한 노력을 강화한다는 것을 문서화했습니다.”라고 Herland는 말합니다.

줄기세포 유도에 사용되는 미세유체칩을 가장 가까이서 본 모습. 사진: KTH 왕립공과대학

Jain은 미세유체 칩이 폴리디메틸실록산(PDMS)을 사용하여 쉽게 제작될 수 있으며 미세 크기로 시약과 세포 물질을 크게 절약할 수 있다고 말합니다.

플랫폼을 쉽게 수정하여 다른 세포 유형으로의 분화에 적응할 수 있다고 그는 덧붙였습니다. 매우 균일한 세포 집단을 생산할 때 일관성과 신뢰성을 보장하는 폐쇄형 시스템을 제공하여 자동화할 수 있습니다.

장치 제작, 체세포를 유도만능줄기세포(iPSC)로 재프로그래밍, 신경줄기세포 생성을 위한 이중 SMAD 억제 프로토콜을 사용한 iPSC의 신경 유도 등을 포함한 연구 개요.
a) 체세포 재프로그래밍(R) 및 신경 유도(N)를 위한 각각 0.4mm 및 0.6mm 높이의 채널을 갖춘 미세유체 장치의 제조 공정. 채널 볼륨과 총 볼륨이 표에 표시되어 있습니다.
b) mRNA 형질감염을 사용하여 미세유체 장치 및 플레이트에서 체세포를 iPSC로 재프로그래밍하는 과정의 개요.
c) SMAD 이중 억제 프로토콜을 사용하여 미세유체 장치 및 플레이트에서 iPSC를 신경 줄기 세포로 신경 유도하는 과정의 개요.
출처: 첨단과학(2024). DOI: 10.1002/advs.202401859

“이것은 알츠하이머병과 파킨슨병에 대한 맞춤형 세포 치료법을 접근 가능하게 만드는 단계입니다.”라고 Jain은 덧붙입니다.

Karolinska Institutet와 Lund University의 과학자들도 IndiCell 컨소시엄에서 협력하여 연구에 참여했습니다.