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사용자:Msb0424/연습장

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위오가노이드(Stomach or gastric organoids)[편집]

위오가노이드(stomach or gastric organoids)는 위의 생리학적인 특성을 띄는 세포 집합체라고 할 수 있으며, 다능성줄기세포(pluripotent stem cell)를 3차원 배양 조건에서 FGF(섬유아세포성장인자), Wnt, BMP(골형성단백질), RA(레티노산) 및 EGF(표피증식인자) 신호전달 경로를 일시적으로 조작하여 배양하거나[1], LGR5를 발현하는 위성체줄기세포(stomach adult stem cell)를 통해 얻을 수 있다 [2]. 이렇게 얻은 위오가노이드는 암을 비롯한 사람의 질병 및 발생 연구에 사용되고 있다.

역사[편집]

2009년, 세포외기질(extracellular matrix)에서 NOG(BMP inhibitor noggin), EGF, LGR5 리간드(ligand), RSPO(Wnt agonist R-spondin)과 같은 필수 주변미세환경 요소(niche factor)를 첨가하여 Lgr5+ 장줄기세포(intestinal stem cell)로 부터 만들어진 in vitro 구조를 in vivo의 상대적인 장기(조직)와 놀랄만큼 유사하다는 것을 강조하기 위해 ‘오거노이드’라는 표현이 처음 사용되었다[3]. 후에 위의 유문선(antro-pyloric gland) 아래쪽에서 Wnt 표적 유전자 Lgr5를 발현하는 세포가 마우스 위유문상피조직(pyloric epithelium)의 항상성을 유지하는데 기여하는 줄기세포인 것이 확인되었으며, 장오가노이드 형성에 사용된 EGF, NOG, RSPO 및 FGF-10, GAST와 같은 성장인자를 추가로 혼합하여 마우스의 위오가노이드를 처음으로 배양하였다 [2]. 이후 위와 동일한 배양조건에서 TGFβ 신호를 억제하여 사람의 위줄기세포(gastric stomach stem cell)를 성체 위 상피조직(adult stomach epithelium)의 특징을 띄는 3차원 오거노이드로 만들어 장기배양하는데 성공하였다 [4].

종류[편집]

다능성줄기세포(pluripotent stem cell; 배아줄기세포(ESC) 또는 유도만능줄기세포(iPSC))로부터 만든 오가노이드[편집]

마우스 및 사람의 경우, 배반포(blastocyst)의 내세포괴(inner cell mass)로부터 모든 배엽으로 분화 가능한 다능성(pluripotency)을 지닌 배아줄기세포(embryonic stem cell)를 얻을 수 있으며 배양보조세포층(feeder layers)에서 배양이 가능하다[5]. 체세포(somatic cell) 역시 생체외(in vitro)에서 세포융합(cell fusion)방법[6], 핵치환[7] 또는 다능성 인자의 과발현[8] 등을 통해 다능성을 가지는 상태의 세포로 역분화(reprogramming)가 가능하다. 이렇게 만들어진 사람 및 마우스의 다능성 세포는 거의 모든 종류의 세포로 분화 가능하나, 2차원배양조건의 경우 기관형태발생(organ morphogenesis)을 관찰하기 어려운 조건이다. 이에 반해 3차원 배양시스템은 위오가노이드의 발달이 가능하다[1].

사람의 위오가노이드는 형성하기 위해서는 액티빈(activin)을 통해 Nodal 신호를 활성화하여 배아줄기세포 또는 유도만능줄기세포를 완전한 내배엽(endoderm)으로 분화시킨 후[9] , Wnt, FGF4, NOG를 처리하여 전장기(foregut fate)를 유도하고 창자상피화(intestinalization)을 막는다[1]. 그 후 위전정부(antrum) 발달을 유도하기 위해 3차원 매트리젤(Matrigel, extracellular matrix) 상에서 RA(retinoic acid), NOG, EGF를 처리하여 성장, 분화 및 위전정부상피조직(gastric antral epithelium)의 위선 발달(glandular folding)을 유도한다. EGF의 수준이 감소할 경우 위창자내분비세포

  1. ↑ 가 나 다 McCracken, Kyle W.; Catá, Emily M.; Crawford, Calyn M.; Sinagoga, Katie L.; Schumacher, Michael; Rockich, Briana E.; Tsai, Yu-Hwai; Mayhew, Christopher N.; Spence, Jason R. (2014년 12월 18일). “Modelling human development and disease in pluripotent stem-cell-derived gastric organoids”. 《Nature》 516 (7531): 400–404. doi:10.1038/nature13863. ISSN 1476-4687. PMC 4270898. PMID 25363776. 
  2. ↑ 가 나 Barker, Nick; Huch, Meritxell; Kujala, Pekka; van de Wetering, Marc; Snippert, Hugo J.; van Es, Johan H.; Sato, Toshiro; Stange, Daniel E.; Begthel, Harry (2010년 1월 8일). “Lgr5(+ve) stem cells drive self-renewal in the stomach and build long-lived gastric units in vitro”. 《Cell Stem Cell》 6 (1): 25–36. doi:10.1016/j.stem.2009.11.013. ISSN 1875-9777. PMID 20085740. 
  3. ↑ Sato, Toshiro; Vries, Robert G.; Snippert, Hugo J.; van de Wetering, Marc; Barker, Nick; Stange, Daniel E.; van Es, Johan H.; Abo, Arie; Kujala, Pekka (2009년 5월 14일). “Single Lgr5 stem cells build crypt-villus structures in vitro without a mesenchymal niche”. 《Nature》 459 (7244): 262–265. doi:10.1038/nature07935. ISSN 1476-4687. PMID 19329995. 
  4. ↑ Bartfeld, Sina; Bayram, Tülay; van de Wetering, Marc; Huch, Meritxell; Begthel, Harry; Kujala, Pekka; Vries, Robert; Peters, Peter J.; Clevers, Hans (January 2015). “In vitro expansion of human gastric epithelial stem cells and their responses to bacterial infection”. 《Gastroenterology》 148 (1): 126–136.e6. doi:10.1053/j.gastro.2014.09.042. ISSN 1528-0012. PMC 4274199. PMID 25307862. 
  5. ↑ Thomson, J. A.; Itskovitz-Eldor, J.; Shapiro, S. S.; Waknitz, M. A.; Swiergiel, J. J.; Marshall, V. S.; Jones, J. M. (1998년 11월 6일). “Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts”. 《Science (New York, N.Y.)》 282 (5391): 1145–1147. ISSN 0036-8075. PMID 9804556. 
  6. ↑ Blau, H. M.; Chiu, C. P.; Webster, C. (April 1983). “Cytoplasmic activation of human nuclear genes in stable heterocaryons”. 《Cell》 32 (4): 1171–1180. ISSN 0092-8674. PMID 6839359. 
  7. ↑ Chung, Young Gie; Eum, Jin Hee; Lee, Jeoung Eun; Shim, Sung Han; Sepilian, Vicken; Hong, Seung Wook; Lee, Yumie; Treff, Nathan R.; Choi, Young Ho (2014년 6월 5일). “Human somatic cell nuclear transfer using adult cells”. 《Cell Stem Cell》 14 (6): 777–780. doi:10.1016/j.stem.2014.03.015. ISSN 1875-9777. PMID 24746675. 
  8. ↑ Takahashi, Kazutoshi; Yamanaka, Shinya (2006년 8월 25일). “Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors”. 《Cell》 126 (4): 663–676. doi:10.1016/j.cell.2006.07.024. ISSN 0092-8674. PMID 16904174. 
  9. ↑ D'Amour, Kevin A.; Agulnick, Alan D.; Eliazer, Susan; Kelly, Olivia G.; Kroon, Evert; Baetge, Emmanuel E. (December 2005). “Efficient differentiation of human embryonic stem cells to definitive endoderm”. 《Nature Biotechnology》 23 (12): 1534–1541. doi:10.1038/nbt1163. ISSN 1087-0156. PMID 16258519. 
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