태양열 동물 세포

일본의 새로운 연구에 따르면, 조류에서 에너지를 생성하는 엽록체를 햄스터 세포에 삽입하여 세포가 빛을 광합성할 수 있게 했다고 합니다. 이전에는 엽록체(식물과 조류의 세포에 있는 엽록소를 포함하는 구조)를 동물 세포와 결합하는 것은 불가능하며, 엽록체는 살아남거나 기능하지 못할 것이라고 생각했습니다. 그러나 결과에 따르면 광합성 작용은 최소 2일 동안 지속되었습니다. 이 기술은 인공 조직 공학에 유용할 수 있습니다. 조직은 산소가 부족하여 성장하기 어려울 수 있지만, 엽록체가 주입된 세포를 추가하면 빛 노출과 광합성을 통해 산소와 에너지를 공급할 수 있습니다.

태양열로 구동되고 싶으신가요? 식물이나 조류처럼 태양 아래에 누워 있기만 해도 에너지를 얻는 데 도움이 된다면 어떨까요(그리고 비타민 D 때문만은 아닙니다)? 공상과학처럼 들릴지 몰라도 일부 동물은 이미 이 멋진 요령을 활용했습니다. 예를 들어, 대왕조개는 조류와 공생 관계에서 삽니다. 조류에는 엽록체가 있어서 광합성을 통해 빛을 음식과 산소로 전환할 수 있습니다. 조개가 조류에게 집을 제공하는 반면, 조류는 친절한 숙주가 번성하도록 에너지를 제공합니다.

그러나 식물과 조류와 달리 동물 세포에는 엽록체가 없습니다. 연구자들이 두 가지를 기능적으로 결합할 수 있다는 것을 보여준 지금까지는 그렇습니다.

"우리가 아는 한, 동물 세포에 이식된 엽록체에서 광합성 전자 전달이 감지된 것은 이번이 처음입니다." 연구 논문의 책임 저자인 도쿄 대학의 사치히로 마츠나가 교수가 말했습니다. 광합성 전자 전달은 화학 에너지를 생성하며 식물과 조류의 수많은 세포 기능에 필요합니다. "엽록체는 도입된 후 몇 시간 이내에 동물 세포에 의해 소화될 것이라고 생각했습니다. 하지만 우리가 발견한 것은 엽록체가 최대 이틀 동안 계속 기능했고 광합성 활동의 전자 전달이 일어났다는 것입니다."

연구팀은 햄스터에서 추출한 배양 세포에 홍조류의 엽록체를 삽입했습니다. 연구자들은 공초점 현미경, 초고해상도 현미경, 전자 현미경을 포함한 여러 영상 기술을 통해 세포 내 엽록체의 구조를 조사했습니다. 또한 광 펄스(펄스 진폭 변조 형광 측정법이라고 하는 기술)를 사용하여 광합성 활동의 전자 전달이 일어나고 있음을 측정하고 확인했습니다.

"우리는 이 연구가 세포 조직 공학에 유용할 것이라고 믿습니다." 마츠나가는 말했다. "인공 장기, 인공 고기, 피부 시트와 같은 실험실에서 재배한 조직은 여러 겹의 세포로 만들어졌습니다. 그러나 조직 내부의 저산소증(산소 수치 감소)으로 인해 크기가 증가할 수 없다는 문제가 있습니다. 이는 세포 분열을 방해합니다. 엽록체 이식 세포에 섞으면 광합성을 통해 세포에 산소를 공급할 수 있고, 빛을 조사하여 조직 내부의 조건을 개선하여 성장을 가능하게 할 수 있습니다." 그는 설명했습니다.

연구팀은 식물의 유익한 특성을 동물에게 제공할 수 있는 "플라니멀" 세포를 만드는 연구를 계속하고 있습니다. 이 연구에서 엽록체를 함유한 동물 세포는 세포 성장 속도가 증가했으며, 이는 엽록체가 숙주 세포에 탄소원(연료)을 제공했음을 시사합니다. 연구자들은 향후 연구에서 숙주 세포와 엽록체 간의 물질 교환과 관련된 프로세스와 어떤 추가 물질이 생성되는지 조사할 수 있을 것이라고 제안합니다.

마츠나가는 "우리는 플라니멀 세포가 게임 체인저 세포가 될 것으로 기대하며, 이는 미래에 탄소 중립 사회로의 '녹색 전환'을 달성하는 데 도움이 될 수 있습니다. 우리는 지속 가능한 사회를 실현하고 이산화탄소 배출을 줄이는 것을 목표로 혁신적인 생명공학을 계속 개발할 것입니다."라고 말했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241030150215.htm