쥐 유래 줄기 세포를 사용하여 쥐의 생체 내 키메라 폐 생성 촉진

종간 키메라 동물을 사용하여 기능성 폐를 만드는 것은 폐 이식을 위한 어려운 옵션이기는 하지만 매력적이며 장기 생성에 필요한 실행 가능한 조건에 대한 더 많은 연구가 필요합니다. 새로운 연구에서는 역배반포 보완 및 4배체 기반 장기 보완 방법을 사용하여 먼저 폐 결함이 있는 생쥐에서 이러한 상태를 확인한 다음 이 생쥐에서 쥐 유래 폐를 생성했습니다. 이는 종간 키메라 동물의 폐 발달과 관련된 고유 종별 장벽 및 요인에 대한 유용한 통찰력을 제공합니다.

만성폐쇄성폐질환(COPD)은 전 세계적으로 사망 원인 3위입니다. 이는 지속적이고 치료가 불가능한 폐 손상으로 특징지어지며, 유일하게 실행 가능한 치료 옵션은 폐 이식입니다. 불행하게도 적합한 폐 기증자를 찾는 것은 어렵습니다. 이러한 기증자 부족을 보완하기 위해 재생의학에서는 종간 동물 모델을 사용하여 다능성 줄기 세포(PSC)에서 폐를 발달시키는 데 진전을 보이고 있습니다.

배반포 보완으로 알려진 생물학적 기술을 통해 한 종의 PSC 및 배아줄기세포(ESC)를 장기가 결핍된 다른 종의 배반포에 주입하여 종간 키메라 동물을 만들 수 있습니다. 이 기술은 쥐-생쥐 키메라의 췌장, 심장 및 신장의 성공적인 재생을 가능하게 했습니다. 그러나 기능적 폐 형성은 아직 성공적으로 달성되지 않았으므로 PSC 유래 장기를 생성하는 데 필요한 실행 가능한 조건에 대한 추가 연구가 필요합니다.

이제 일본 나라 과학 기술 연구소(NAIST)의 과학자들은 역배반포 보완(rBC) 방법을 사용하여 쥐-생쥐 키메라 모델에서 폐를 형성하는 데 필요한 조건을 이해했습니다. 또한 그들은 4배체 기반 장기 보완(TOC) 방법을 사용하여 마우스 모델에서 쥐 유래 폐를 성공적으로 만들었습니다. 에 발표된 연구 개발was led by Shunsuke Yuri and Ayako Isotani from NAIST.

섬유아세포 성장 인자 10(Fgf10)과 폐의 Fgf 수용체 2 이소형 IIIb(Fgfr2b)와의 상호 작용은 폐 발달에 중요합니다. 이 연구에서 rBC 방법은 야생형(WT) 배아에 폐 형성을 나타내지 못하는 돌연변이 ESC를 주입하는 것과 관련이 있습니다. 이 방법을 사용하면 수용자 조직에서 돌연변이 PSC를 효율적으로 검출할 수 있으며, 장기 결핍 동물에서 성공적인 폐 형성에 필요한 조건을 결정하는 데 도움이 됩니다.

연구팀은 또한 WT ESC가 키메라의 표적 기관과 비표적 기관에 걸쳐 균일한 기여를 한다는 사실을 발견했습니다. 이는 Fgf10 결핍 또는 Fgfr2b 결핍 동물의 폐 발달 장애를 극복하기 위해 특정 수의 WT 또는 정상 세포가 필요하다는 것을 확인하는 데 도움이 되었습니다.

이러한 지식을 바탕으로 그들은 돌연변이 마우스 라인을 생성할 필요 없이 TOC 방법을 사용하여 Fgfr2b가 결핍된 마우스 배아에서 쥐 유래 폐를 성공적으로 생성했습니다. “흥미롭게도 우리는 쥐의 상피 세포가 종간 모델에서 고유한 종 특이적 타이밍을 보존하여 폐가 덜 발달하게 되는 것을 발견했습니다.”라고 Yuri는 말합니다. 결과적으로, 이들 폐는 출생 후에도 기능하지 않는 상태로 남아 있었습니다.

이 연구의 결과는 쥐-마우스 종간 키메라에서 기능적 폐의 성공적인 생성을 위해 필요한 요소와 극복해야 할 장벽을 명확하게 식별합니다. 이러한 발견의 중요성에 대해 Yuri는 다음과 같이 결론을 내렸습니다. “우리는 우리의 연구가 배반포 보완성을 탐색하는 더 빠르고 효율적인 방법을 제시함으로써 문헌에 중요한 기여를 한다고 믿습니다. 이러한 새로운 결과는 개발 과정을 크게 앞당길 수 있습니다. 생체 내 재생의학의 실제 적용을 변화시킬 수 있는 이식 목적의 키메라 폐입니다.”

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/01/240105145107.htm