실험실에서 줄기세포를 배양하면 장기의 면역 거부 반응을 극복할 수 있습니다.

셀 프레스(Cell Press)의 셀 스템 셀(Cell Stem Cell) 저널에 최근 게재된 텍사스 대학교 사우스웨스턴 메디컬 센터(University of Texas Southwestern Medical Center) 연구진의 연구는 조혈모세포 이식에 대한 더욱 유망한 치료 전략을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 세포를 실험실에서 약 일주일 동안 전배양하면 성공적인 이식의 가장 어려운 장애물 중 하나인 면역 거부 반응을 극복하는 데 도움이 될 수 있습니다.

조혈모세포(HSC)는 모든 유형의 혈액 세포를 생성하는 세포입니다. 조혈모세포 이식은 백혈병, 림프종 및 기타 암뿐만 아니라 자가면역 질환 치료에도 사용됩니다.

골수. 혈액 세포를 생성하는 줄기세포의 광학 현미경 사진. 백혈구는 크고 자주색이며, 적혈구는 옅은 색을 띠고, 혈소판은 작고 자주색의 과립입니다. 혈액 세포는 수명이 매우 짧기 때문에 골수에서 끊임없이 생성됩니다. 적혈구, 혈소판, 그리고 세 가지 유형의 백혈구(과립구, 림프구, 단핵구)는 모두 다능성 줄기세포라는 단일 조상 세포에서 유래합니다. (사진: Astrid & Hanns-Frieder Michler/Science Photo Library, P234/0030)

그러나 조혈모세포와 수혜자 면역체계 간의 상호작용에 대한 이해 부족은 줄기세포 연구와 실제 이식학 발전을 크게 복잡하게 만듭니다. 이식된 세포가 숙주에게 받아들여지지 않을, 즉 숙주의 면역체계 에 의해 거부될 위험이 상당히 높습니다. 동종 이식의 주요 문제점으로는 공여자 이식편의 생착률이 낮고 생명을 위협하는 이식편대숙주병(GVHD) 발생 위험이 높다는 점입니다. 정제된 동종 조혈모세포(HSC)를 이식하면 이식편대숙주병 발생 위험은 감소하지만, 생착률은 감소합니다.

과학자들은 이러한 실패의 이유 중 일부를 알고 있지만, 아직 많은 의문이 풀리지 않은 상태입니다. 연구 책임자인 청청 장 박사는 "이러한 문제를 해결하면 조혈줄기세포를 비롯한 줄기세포의 면역학을 이해하는 데 도움이 될 것이며, 실제 이식을 크게 발전시킬 것"이라고 말했습니다.

장 박사와 그의 동료들은 이미 인간과 생쥐의 조혈줄기세포(HSC)를 실험실에서 성공적으로 배양하여 이식에 사용할 수 있음을 보여주었습니다. 동시에, 이러한 세포 표면에 발현되는 여러 단백질에서 특정 변화가 관찰되었습니다. 과학자들은 이러한 "유체이탈 경험"이 HSC의 기능적 특성을 변화시켜 이식에 더욱 적합하게 만들 수 있는지에 관심을 가졌습니다.

이식의학자들은 특히 임상적으로 유의미한 동종이식에 관심을 가지고 있는데, 이는 유전적으로 다른 개체, 예를 들어 형제자매나 비혈연 공여자/수혜자 쌍 간의 이식입니다. 장 박사 연구팀은 신선하게 분리한 조혈줄기세포와 실험실에서 배양한 조혈줄기세포를 모두 생쥐에 이식한 결과, 실험실에서 약 일주일 동안 배양한 세포가 수혜자의 면역 체계를 방해할 가능성이 현저히 낮다는 것을 발견했습니다. 체외 배양된 생쥐 조혈줄기세포는 주조직적합성 복합체 장벽을 성공적으로 통과하여 동종이식 수혜자 생쥐의 골수에 자리 잡았습니다. 8일간 배양한 결과, 이식편은 40배 더 생착되었습니다.

연구진은 이러한 효과의 근본 메커니즘을 더 자세히 연구하기로 결정했고, HSC 수의 증가와 세포 표면에서 특정 면역 체계 억제제 CD274(B7-H1 또는 PD-L1)의 발현이 배양으로 인해 증가한 것이 이러한 증가에 영향을 미쳤다는 것을 발견했습니다.

장 박사는 "이 연구는 조혈모세포를 비롯한 기타 줄기세포의 면역학에 대한 새로운 시각을 제시하고, 성공적인 동종 이식을 위한 새로운 전략 개발로 이어질 수 있습니다."라고 결론지었습니다. "배양된 공여자의 인간 조혈모세포를 증식시켜 이식편대숙주병 발생을 피하면서 공여자와 유전적으로 거리가 먼 사람에게 이식할 수 있는 능력은 이 분야의 중요한 문제를 해결할 것입니다."

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