뱀독샘 오가노이드
매년 전 세계적으로 앨라배마 주 터스컬루사 전체 인구에 해당하는 10만 명이 넘는 사람들이 뱀에 물려 사망합니다. 뱀에게 물린 피해자가 충분히 빨리 응급실에 도착할 수 있다면 해독제를 사용하여 물린 후의 치명적인 영향에 대응할 수 있습니다. 하지만 해독제는 제조가 쉽지 않습니다. 독사가 있는 뱀의 독을 채취해 말 등 가축에게 소량 주입해 만드는 방식이다. 그런 다음 형성되는 항체를 말의 혈액에서 수집하고 정제하여 완성된 해독제를 만들 수 있습니다. 지금까지는 매우 간단했습니다.
내용물
- 냉혈 실험
- 확장
문제는 그것을 만들기에 충분한 독을 확보하는 것입니다. 해독제는 현재 뱀을 잡거나 사육하여 가두어 놓은 다음 정기적으로 "젖을 짜서" 뱀이 생산하는 독을 모으는 방식으로 제조됩니다. 해독제 생산이 다른 생명공학 분야만큼 빠르게 발전하지 못했다는 사실 때문에 필요한 19세기 치료법입니다. 600종의 독사가 있는 이 작업은 노동 집약적인 작업이기도 하지만, 그럼에도 불구하고 연간 뱀에 물린 횟수를 충족할 만큼 충분한 해독제를 만드는 데 어려움을 겪습니다. 유전공학이 답이 될 수 있을까?
네덜란드 위트레흐트 대학의 세 명의 연구자 그룹은 그렇게 생각합니다. 그리고 그것을 달성하기 위한 그들의 아이디어는 정말 훌륭합니다. 실험실에서 자란 독사를 만드는 것보다는 솔직히 말해서 시나리오 작가 중 한 사람에게만 좋게 들리는 아이디어입니다. 샤크네이도 — 그들은 대안적인 해결책을 내놓았습니다. 필요한 뱀의 일부를 키우기만 하면 됩니다.
냉혈 실험
"우리는 [우리의] 오가노이드 기술을 위한 새로운 영역에 대해 생각하고 있었습니다." 한스 클레버스, 그의 연구실이 작업을 수행했다고 Digital Trends에 말했습니다. “뱀 독샘은 우리에게 가장 매력적인 조직이었습니다. 첫 번째 장애물은 뱀 조직을 얻는 것이었습니다. 운 좋게도 뱀 전문가인 Michael Richardson과 Freek Vonk는 물론 네덜란드 파충류 동물원 'Serpo' 및 현지 사육자들과의 협력으로 이 문제를 해결했습니다. 몇 달 동안 프로토콜을 최적화한 후, 우리는 소형 독샘을 성장시키는 데 성공했습니다. 그 이후로 우리는 독을 생산하는 프로토콜을 최적화해 왔으며 독소를 생산하는 세포의 특성을 파악해 왔습니다.”
익숙하지 않은 사람들을 위한 오가노이드는 사실적인 미세 해부학을 갖춘 장기의 소형화 및 단순화 버전입니다. 줄기세포를 사용하여 만들어지며, 이를 통해 3차원 배양에서 자가 조직되어 복제해야 하는 기관으로 변형됩니다. 새로 나타나는 기관은 직경이 약 1mm인 세포 덩어리입니다. 오가노이드는 전 세계의 다양한 실험실에서 만들어졌으며 다음과 같은 장기에 가깝습니다. 신장 에게 소형의 무의식적 뇌. 이 경우, 독성 유기체는 액체로 채워진 작은 완두콩 크기의 풍선과 유사합니다. 스핏볼 뭉치처럼 교실을 가로질러 발사하는 것은 특히 비인간적일 것입니다.
"우리 그룹은 지난 10년 동안 다양한 인간 조직에서 오가노이드를 성장시키는 데 성공했습니다." 조프 보이머, 프로젝트의 다른 연구원은 설명했습니다. “이것을 생성하기 위해 우리는 성체 조직에서 줄기 세포를 수확하여 페트리 접시의 젤에 삽입합니다. 올바른 성장 인자 혼합을 통해 줄기 세포는 분열하여 한 조직의 다양한 세포 유형을 포함하는 소형 기관을 생성합니다.”
독 오가노이드의 조직 샘플은 알 안에 있는 뱀 배아의 샘 조직에서 채취했거나, 어떤 경우에는 질병으로 인해 내려놓은 애완용 뱀에서 채취했습니다. 분비선 오가노이드를 성장시키기 위해 팀은 일반적인 접근 방식을 몇 가지 변경해야 했습니다. 뱀은 냉혈 동물입니다. 포유류 유기체 프로토콜은 일반적으로 섭씨 37도(화씨 99도)의 온도에서 재배됩니다. 불행하게도 이것은 뱀 유기체에는 효과가 없었습니다. 이 온도에서 오가노이드는 열 충격 반응을 겪고 사망했습니다. 결과적으로 온도를 섭씨 32도까지 낮춰야 했습니다. 이는 이 규모에서도 성체 줄기 세포의 개념과 신호 전달 경로가 오가노이드에서 어떻게 보존되는지를 보여주는 것입니다.
확장
"모든 조직에는 우리가 오가노이드로 모델링하는 것을 목표로 하는 고유한 특성이 있습니다."라고 말했습니다. 요릭 포스트, 프로젝트의 세 번째 연구원. “뱀 독샘의 경우 이것은 매우 명백한 사례였습니다. 독을 만들까요? 우리는 이 기술의 잠재력이 뱀 독을 구성하는 다양한 독소를 생산하는 능력에 크게 좌우된다는 것을 알고 있었습니다. 그래서 처음에는 RNA에서, 나중에는 단백질 수준에서 독소를 발견했을 때 우리는 매우 기뻤습니다."
이 작업은 매우 유망합니다. 연구자들은 이것이 잠재적으로 해독제 과정에서 뱀 양식 부분을 잘라내는 것 이상을 넘어설 수 있다고 생각합니다. 그들은 접시 안에서 동물이 일반적으로 생산하는 면역 세포를 성장시키는 것이 가능할 수 있다고 믿습니다. 해독제와 함께 이 접근 방식은 뱀 독에서 발견되는 구성 요소를 기반으로 하는 약물 화합물을 개발하는 데에도 유용할 수 있습니다. 예를 들어, 독이 있는 브라질살무사가 생산하는 독소로 만들어진 특정 유형의 혈압약이 있습니다.
그리고 말장난 의도 없이 프로젝트의 규모 확대 부분에 관해서는요? "이것은 오가노이드 기술의 주요 장점 중 하나입니다."라고 Clevers는 말했습니다. “일단 확립되면 조직을 거의 무제한으로 [방식으로] 확장할 수 있습니다. 이는 많은 뱀 종의 생존 가능한 세포를 보존하는 데 도움이 될 수 있습니다. 뱀은 쉽게 얼리고 해동될 수 있기 때문입니다. [그것은 또한 우리에게 도움이 될 수 있습니다] 많은 수의 독 생성 세포를 생성합니다. 이 접근 방식을 비용 효율적으로 만들려면 독 생산 및 수확에 대한 추가 개선이 필요합니다. 우리는 이러한 목표를 위해 적극적으로 노력하고 있습니다.”
작업을 설명하는 논문은 다음과 같습니다. 최근 Cell 저널에 게재됨.
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