인간 피부 지도는 피부를 만드는 '레시피'를 제공하며 흉터 형성을 예방하는 데 도움이 될 수 있습니다.
연구자들은 피부가 어떻게 형성되는지, 질병이 생기면 어떤 문제가 발생하는지 이해하기 위해 처음으로 태아기 인간 피부의 단일 세포 아틀라스를 만들었습니다.
웰컴 샌저 연구소, 뉴캐슬 대학교 및 협력자들의 연구자들은 단일 세포 시퀀싱 및 기타 유전체학 기술을 사용하여 아틀라스를 만들고 모낭을 포함한 인간 피부가 어떻게 형성되는지 밝혀냈습니다. 이러한 통찰력은 재생 의학 및 화상 환자의 피부 이식에서 새로운 모낭을 만드는 데 사용될 수 있습니다.
오늘(10월 16일) Nature 에 발표된 연구에서, 연구팀은 또한 머리카락을 키울 수 있는 능력을 가진 피부의 '미니 기관'을 접시에 만들었습니다. 그들은 이 기관체를 사용하여 면역 세포가 흉터 없는 피부 회복에 중요한 역할을 하는 방법을 보여주었고, 이는 수술 후 흉터를 예방하거나 상처 후 흉터 없는 치유를 위한 임상적 응용으로 이어질 수 있습니다.
인체의 모든 세포 유형을 매핑하여 건강과 질병에 대한 이해를 혁신하는 Human Cell Atlas 1 의 일환으로 연구진은 피부를 만드는 분자적 '레시피'와 선천적 피부 질환을 연구하는 새로운 오르가노이드 모델을 제공합니다.
피부는 인체에서 가장 큰 기관으로, 평균 2제곱미터 크기입니다. 피부는 보호 장벽을 제공하고, 체온을 조절하며 스스로 재생할 수 있습니다. 피부는 자궁의 무균 환경에서 발달하며, 모든 모낭은 출생 전에 형성됩니다. 출생 후에는 모낭 주기가 있지만 새로운 모낭은 만들어지지 않습니다. 출생 전에 피부는 흉터 없이 치유되는 독특한 능력을 가지고 있습니다.
동물 모델마다 주요 차이점이 있기 때문에 인간의 피부가 어떻게 발달하는지 연구하는 것은 매우 어려웠습니다. Human Cell Atlas의 일부로서 연구진은 인간의 피부가 어떻게 만들어지는지 연구하는 데 주력하고 있습니다. 피부가 어떻게 발달하는지, 세포가 공간과 시간에서 어디에 있는지, 유전학의 역할을 이해하면 특정 돌연변이가 물집 장애 및 비늘 피부와 같은 선천적 피부 장애를 일으키는 방식을 밝히는 데 도움이 될 것입니다.
이번 새로운 연구에서 뉴캐슬 대학 웰컴 생거 연구소의 연구자들과 협력자들은 최초로 인간 태아기 피부의 단일 세포와 공간 아틀라스를 만들었습니다.
연구팀은 태아기 피부 조직 2 샘플을 사용하여 이를 분해하여 현탁액 속의 개별 세포와 조직 내에 있는 세포를 살펴보았습니다. 과학자들은 최첨단 단일 세포 시퀀싱과 공간 전사체학 3을 사용하여 공간과 시간에 따른 개별 세포와 피부와 모낭 발달을 조절하는 세포 변화를 분석했습니다. 그들은 인간 모낭이 형성되는 과정을 개략적으로 설명하는 단계를 설명했고 마우스 모낭과의 차이점을 확인했습니다.
연구자들은 성인 줄기 세포 4 를 사용하여 머리카락을 자랄 수 있는 능력을 가진, 오가노이드라고 알려진, 접시에 피부의 '미니 기관'을 만들었습니다. 그들은 피부 오가노이드의 분자적 특성을 태아기 피부와 비교했고, 피부 오가노이드 모델이 성인 피부보다 태아기 피부와 더 비슷하다는 것을 발견했습니다.
연구팀은 피부 오르가노이드와 태아기 피부에서 혈관이 형성되지 않는다는 것을 발견했습니다. 오르가노이드에 대식세포로 알려진 면역 세포를 추가함으로써 대식세포가 혈관 형성을 촉진한다는 것을 발견했고, 연구팀은 조직 내 혈관 형성을 평가하기 위해 3D 이미징을 수행했습니다.
이러한 면역 세포가 피부를 감염으로부터 보호한다는 것은 알려져 있습니다. 그러나 대식세포가 혈관 성장을 지원하여 초기 발달 중에 인간 피부 형성에 중요한 역할을 하는 것으로 나타난 것은 이번이 처음입니다. 이는 다른 조직 기관체의 혈관화를 개선하는 옵션을 제공합니다.
연구팀은 또한 태아기 피부와 성인 피부 사이의 세포 유형 차이를 분석했습니다. 그들은 대식세포가 태아기 피부에서 흉터 없는 피부 회복에 중요한 역할을 하는 방법을 보여주며, 이는 수술이나 상처 후 흉터를 피하기 위한 임상적 응용으로 이어질 수 있습니다.
이 연구의 결과로, 연구팀은 인간의 피부가 어떻게 만들어지고 모낭이 어떻게 형성되는지에 대한 분자적 '레시피'를 제공합니다. 이러한 통찰력은 화상 환자나 흉터성 탈모증 환자의 피부 이식과 같은 재생 의학을 위한 새로운 모낭을 만드는 데 사용될 수 있습니다.
태아기 인간 피부 아틀라스는 또한 물집 장애 및 비늘 피부와 같은 선천적 모발 및 피부 장애를 일으키는 것으로 알려진 유전자가 활성화되거나 발현되는 세포를 식별하는 데 사용될 것입니다. 연구자들은 이러한 장애에 관련된 유전자가 태아기 피부에서 발현된다는 것을 발견했습니다. 즉, 자궁 내에서 유래한다는 의미입니다. 이 연구에서 만들어진 피부 오르가노이드는 이러한 질병을 연구하기 위한 새롭고 정확한 모델을 제공합니다.
웰컴 샌저 연구소의 공동 1저자인 엘레나 윈하임 박사는 "우리의 태아기 인간 피부 아틀라스를 통해 인간 피부를 만드는 최초의 분자 '레시피'를 제공했고, 출생 전에 인간 모낭이 어떻게 형성되는지 밝혀냈습니다. 이러한 통찰력은 놀라운 임상적 잠재력을 가지고 있으며 화상 환자나 흉터성 탈모증 환자와 같은 피부 및 모발 이식을 제공할 때 재생 의학에 사용될 수 있습니다."라고 말했습니다.
뉴캐슬 대학교의 공동 1저자인 후다 고피 박사는 "머리카락이 자라는 피부 오가노이드 모델을 만들어서 기쁩니다. 이 과정에서 우리는 피부 조직을 발달시키는 데 있어 혈관 성장을 촉진하는 면역 세포의 새롭고 중요한 역할을 발견했는데, 이는 다른 오가노이드 모델을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다. 대식세포라고 불리는 이러한 면역 세포는 또한 산전 피부에서 흉터 없는 피부 회복에 중요한 역할을 하는 것으로 보입니다. 우리의 발견은 수술 후 흉터를 피하기 위한 임상적 진전에 도움이 될 수 있습니다."라고 말했습니다.
공동 저자이자 Wellcome Sanger Institute의 세포 유전학 임시 책임자인 Muzlifah Haniffa 교수는 "우리의 태아기 인간 피부 아틀라스와 오르가노이드 모델은 연구 커뮤니티에 선천적 피부 질환을 연구하고 재생 의학 가능성을 탐구할 수 있는 무료 도구를 제공합니다. 우리는 인간 세포 아틀라스를 만들고, 인간이 어떻게 만들어졌는지에 대한 생물학적 단계를 이해하고, 질병에서 무엇이 잘못되는지 조사하기 위해 흥미로운 진전을 이루고 있습니다."라고 말했습니다.
출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241016115854.htm
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