Zebrafish는 척수를 재생하기 위해 놀라운 방법을 사용합니다.

제브라피시는 절단된 척수를 완전히 치료할 수 있는 희귀한 척추동물 그룹에 속합니다. 이러한 재생이 어떻게 일어나는지에 대한 명확한 이해는 사람들의 척수 손상을 치료하기 위한 전략에 대한 단서를 제공할 수 있습니다. 이러한 부상은 치명적일 수 있으며 감각과 운동의 영구적인 상실을 초래할 수 있습니다.

세인트 루이스에 있는 워싱턴 대학교 의과대학의 새로운 연구에서는 제브라피시 척수 재생에 관련된 모든 세포와 이들이 어떻게 협력하는지에 대한 상세한 지도를 작성했습니다. 예상치 못한 발견으로, 연구자들은 완전한 척수 재생을 위해서는 절단된 뉴런 자체의 생존과 적응성이 필요하다는 것을 보여주었습니다. 놀랍게도 이 연구에서는 새로운 뉴런을 형성할 수 있는 줄기세포(일반적으로 재생의 중심으로 간주됨)가 보완적인 역할을 하지만 과정을 주도하지는 않는다는 사실이 밝혀졌습니다.

이 연구는 8월 15일 목요일 네이처커뮤니케이션즈 저널에 게재되었습니다. .

손상된 뉴런이 항상 죽는 인간과 다른 포유류의 척수 손상과는 달리, 제브라피시의 손상된 뉴런은 부상에 반응하여 세포 기능을 극적으로 변화시키며, 먼저 살아남은 다음 정확한 사건을 조율하는 데 새롭고 중심적인 역할을 맡습니다. 연구자들은 치유를 관장하는 것이 발견되었습니다. 과학자들은 제브라피시 뉴런이 척수 손상 후에도 살아남는다는 사실을 알고 있었으며, 이번 새로운 연구에서는 그들이 어떻게 그렇게 하는지 밝혀냈습니다.

"우리는 인간에게서 달성하려는 신경 복구의 전부는 아니지만 대부분의 측면이 제브라피시에서 자연적으로 발생한다는 것을 발견했습니다"라고 발생 생물학 부교수이자 수석 저자인 Mayssa Mokalled 박사가 말했습니다. "우리가 발견한 놀라운 관찰은 부상 직후에 강력한 신경 보호 및 복구 메커니즘이 일어난다는 것입니다. 우리는 이러한 보호 메커니즘을 통해 뉴런이 부상에서 살아남고 일종의 자발적인 가소성, 즉 기능의 유연성을 채택할 수 있다고 생각합니다. 우리 연구는 사람과 다른 포유류의 세포에서 이러한 유형의 가소성을 촉진하는 데 도움이 되는 유전적 표적을 확인했습니다."

재생과 관련된 다양한 세포 유형의 진화하는 역할을 파악함으로써 Mokalled와 동료들은 살아남은 부상당한 뉴런의 유연성과 부상 후 즉시 재프로그램할 수 있는 능력이 척수 재생에 필요한 일련의 사건을 이끈다는 사실을 발견했습니다. 이러한 손상 생존 뉴런이 비활성화되면 재생 줄기 세포가 남아 있어도 제브라피시는 정상적인 수영 능력을 회복하지 못합니다.

사람과 다른 포유류의 척수의 긴 배선이 부서지거나 절단되면 뉴런을 죽이고 척수 환경을 복구 메커니즘에 적대적으로 만드는 일련의 독성 사건이 시작됩니다. 이러한 신경 독성은 인간의 척수 손상을 치료하기 위해 줄기 세포를 활용하려는 시도가 실패한 이유를 어느 정도 설명할 수 있습니다. 새로운 연구는 줄기세포를 이용한 재생에 초점을 맞추기보다 척수 손상을 치료하는 성공적인 방법은 손상된 뉴런을 죽음으로부터 구하는 것부터 시작해야 한다고 제안합니다.

Mokalled는 “다른 세포와 연결되지 않은 뉴런 자체는 생존할 수 없습니다.”라고 말했습니다. "제브라피시에서 우리는 절단된 뉴런의 유연성이 부상 직후 새로운 국소 연결을 설정하는 데 도움이 되기 때문에 절단된 뉴런이 부상의 스트레스를 극복할 수 있다고 생각합니다. 우리 연구에서는 이것이 시간을 벌어 뉴런을 죽음으로부터 보호하고 시스템이 신경 세포를 보존할 수 있도록 하는 일시적인 메커니즘임을 시사합니다. 주요 척수를 만들고 재생하는 동안 회로를 구성합니다."

연구진에 따르면 이 능력이 포유류 뉴런에 존재하지만 휴면 상태라는 일부 증거가 있으므로 이것이 새로운 치료법의 경로가 될 수 있다고 합니다.

"우리는 제브라피시(인간 게놈에도 존재하는 버전)에서 이러한 보호 과정을 조율하는 유전자를 식별함으로써 척추 후 나타나는 세포 사멸의 물결로부터 사람의 뉴런을 보호하는 방법을 찾는 데 도움이 될 것으로 기대합니다. 코드 부상"이라고 말했습니다.

이번 연구가 뉴런에 초점을 맞추고 있는 동안, Mokalled는 척수 재생이 매우 복잡하며 그녀 팀의 향후 연구는 비뉴런 세포를 포함하여 척수 재생에 대한 다른 세포 유형의 기여를 이해하기 위해 새로운 세포 아틀라스를 조사할 것이라고 말했습니다. 신경교(glia), 중추신경계뿐만 아니라 면역체계 및 혈관계 세포에도 존재합니다. 그들은 또한 제브라피시에서의 발견을 쥐와 인간의 신경 조직을 포함한 포유류 세포에서 일어나는 일과 비교하는 연구를 진행하고 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/08/240815124154.htm