연구원들은 후각을 연구하기 위한 혁신적인 모델을 개발했습니다.

터프츠 대학교 의과대학과 생물의학대학원(GSBS)의 연구진과 동료들은 코의 신경 조직 재생을 연구하기 위해 새롭게 고안된 3차원 모델을 사용하여 휴면 상태라고 생각되었던 한 유형의 줄기 세포가 원래 생각했던 것보다 후각을 보존하는 데 더 중요한 역할을 할 수 있다는 사실을 발견했습니다.

중추신경계의 세포와는 달리, 비강의 감각 뉴런은 외부 환경에 거의 끊임없이 노출되어 있음에도 불구하고 평생 재생되는 놀라운 능력을 가지고 있습니다.

COVID-19와 같은 바이러스 감염, 독소 노출, 심지어 노화 자체도 후각 세포의 기능이나 복제 능력을 저하시켜 후각 기능의 일부 또는 전부를 상실하게 할 수 있습니다. 연구팀은 과학자들이 코에서 뉴런이 어떻게 지속적으로 형성되는지, 그리고 질병과 노화로 인해 이 과정이 감소하는 이유를 더 잘 연구할 수 있도록 새롭고 제작하기 쉬운 3차원 후각 조직 마우스 모델 또는 오가노이드를 개발했습니다.

Cell Reports Methods 에 최근 게재된 이들의 연구에서는 이 마우스 모델을 사용하여 코에 있는 두 가지 유형의 줄기 세포인 수평 기저 세포(HBC)와 구형 기저 세포(GBC)가 어떻게 서로 통신하고 지원하여 새로운 후각 신경 조직을 발달시키는지 보여줍니다.

"저희 연구는 이 두 줄기세포가 상호 의존적일 수 있음을 시사합니다."라고 이 연구의 수석 저자이자 발달, 분자 및 화학생물학과 연구 조교수인 브라이언 린은 말합니다. "대부분 휴면 상태라고 생각했던 한 줄기세포인 적혈구(HBC)가 실제로는 새로운 뉴런 생성과 손상된 조직 복구에 중요한 역할을 할 수 있습니다."

이 모델을 이용하여 연구팀은 KRT5 단백질 생성을 특징으로 하는 특정 HBC 아형을 확인했으며, 이 아형은 새로운 후각 뉴런의 생성을 활발하게 지원합니다. 연구진은 이 특정 HBC가 오가노이드 형성에 핵심적인 역할을 한다는 것을 관찰했으며, 오가노이드 배양액에서 이 세포들을 선택적으로 제거했을 때 새로운 뉴런의 생성이 현저히 저해됨을 발견했습니다. 이러한 결과는 한때 휴면 상태였던 것으로 여겨졌던 이 줄기세포들이 재생 과정에 필수적인 역할을 한다는 것을 시사합니다.

"다양한 연령대의 쥐 세포를 연구하고 모델에서 배양했습니다."라고 린 박사는 말합니다. "노령 쥐의 세포가 새로운 뉴런을 생성하는 능력이 감소하는 것을 발견했습니다. 이는 나이가 들면서 GBC 개체 수가 감소하기 때문이라고 생각하지만, 이 가설을 검증하기 위해 더 많은 연구가 필요하며, 만약 그렇다면 GBC를 재생시킬 방법을 개발해야 합니다."

사용하기 쉬운 모델

이 연구의 주저자인 줄리아나 구츠호 가메이로는 GSBS 방문 박사 과정생 출신으로, 브라질 파라나 론드리나 주립대학교에서 터프츠로 왔습니다. 린은 자금과 장비가 부족한 실험실에서도 쉽게 만들 수 있는 모델을 개발하는 데 전념했다고 말합니다.

린 박사는 "후각 상실은 COVID-19뿐만 아니라 파킨슨병 및 기타 질환과도 관련이 있기 때문에 다양한 분야의 많은 연구자들이 지난 몇 년 동안 후각 상피 세포에 대한 연구를 시작했습니다."라고 말했습니다.

"줄기세포 생물학자가 아닌 사람들과 연구실에서 자원이 부족한 사람들이 후각 신경 세포가 어떻게 재생되는지, 그리고 그 과정이 약해지거나 완전히 실패하는 원인이 무엇인지 더 잘 이해할 수 있도록 사용하기 쉬운 모델을 개발하고 싶었습니다."라고 그는 말합니다.

다음 단계: 인간 오르가노이드

궁극적인 목표는 후각 감각 뉴런의 마우스 조직 모델을 사용하여 후각이 크게 약화되거나 사라진 사람들을 치료하는 약물을 선별하는 데 사용할 수 있는 인간 오르가노이드를 개발하는 경로로 사용하는 것입니다.

오가노이드는 전임상 시험을 동물 전체나 기존 인간 세포 배양보다 더 빠르고, 저렴하며, 잠재적으로 더 효과적으로 수행할 수 있도록 해줍니다. 폐, 신장 및 기타 장기를 대상으로 한 오가노이드는 이미 개발되었지만, 인간 후각 조직을 대상으로 한 오가노이드는 아직 개발되지 않았습니다.

"인간에게서 순수한 후각 조직을 얻는 것은 어렵습니다."라고 린 박사는 말합니다. 참가자들은 마취를 받고 코로나19 검사봉과 유사한 솔을 비강 깊숙이 삽입합니다. 생쥐 모델과 달리, 이 과정에서 채취한 인간 호흡기 줄기세포와 후각 줄기세포는 분리하기가 어렵습니다.

연구팀의 다음 과제는 인간의 후각 줄기 세포를 분리하고 실험실에서 성장시키는 간단하고 저렴한 기술을 개발하는 것입니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/06/250603172911.htm