우주: 줄기세포 치료 탐구의 새로운 개척지

국제 우주 정거장(ISS)에서 무중력 상태에서 성장한 줄기 세포는 언젠가 새로운 생물학적 치료법을 가속화하고 복잡한 질병을 치료하는 데 도움이 될 수 있는 고유한 특성을 가지고 있다고 Mayo Clinic의 두 연구원이 말했습니다. Fay Abdul Ghani와 Abba Zubair, MD, Ph.D.가 NPJ Microgravity 에 발표한 연구 분석 에 따르면 무중력이 세포의 재생 잠재력을 강화할 수 있습니다. Zubair 박사는 플로리다 Mayo Clinic의 Center for Regenerative Biotherapeutics에서 검사 의학 전문가이자 의료 책임자입니다. Abdul Ghani는 Mayo Clinic의 연구 기술자입니다. 무중력은 무중력 또는 거의 무중력 상태입니다.

"우주에서 줄기세포를 연구한 결과, 정상적인 중력이 있는 곳에서는 발견되지 않았거나 알려지지 않았을 세포 메커니즘이 밝혀졌습니다."라고 주바이르 박사는 말합니다. "이 발견은 잠재적인 임상 적용을 포함하여 이 연구에 더 광범위한 과학적 가치가 있음을 나타냅니다."

주바이르 박사는 ISS에 대한 세 가지 다른 임무에서 자신의 연구실에서 줄기세포 실험을 시작했습니다. 그의 리뷰 논문은 "우주가 많은 수의 줄기세포를 키우기에 이상적인 환경인가?"라는 과학적 질문에 대한 데이터를 제공합니다. 또 다른 주요 우려 사항은 우주에서 자란 세포가 지구에 착수한 후에도 강도와 기능을 유지할 수 있는지 여부입니다.

"줄기세포를 연구하는 거의 모든 우주 비행의 목표는 최소한의 세포 분화로 안전하고 고품질의 임상 등급 줄기세포를 대량으로 성장시키는 것입니다."라고 Zubair 박사는 말합니다. "저희의 희망은 이러한 우주에서 자란 세포를 연구하여 뇌졸중, 치매, 신경 퇴행성 질환 및 암과 같은 연령 관련 질환의 치료를 개선하는 것입니다."

지구에서 줄기세포를 키우는 과제

골수와 지방 조직에서 발견되는 성인 줄기 세포는 특수 세포로 분열 및 분화되지 않습니다. 결과적으로 한 환자의 성인 줄기 세포 수는 제한됩니다. 임상 연구 또는 환자 사용을 위해 충분한 줄기 세포를 얻으려면 세포를 증식하고 확장해야 합니다. 일관되지 않은 결과를 보이는 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸리는 과정입니다.

국제 우주 정거장에서의 연구를 통해 과학자들은 세포가 어떻게 증식하고 기능하며 특수 세포로 변형되는지에 대한 새로운 이해를 얻었습니다. 중요한 점은, 그들은 또한 무중력이 지구 실험실 환경에서 배양된 세포보다 더 나은 세포 성장과 기능을 촉진한다는 것을 발견했습니다.

"우주 환경은 줄기세포의 성장에 유리한데, 이는 줄기세포의 확장을 위한 보다 자연스러운 3차원 상태를 제공함으로써, 인체의 세포 성장과 매우 ​​유사합니다. 이는 인체 조직을 모방할 가능성이 낮은 지구상의 2차원 배양 환경과 비교했을 때입니다."라고 주바이르 박사는 말합니다.

우주에서 배양된 줄기세포 발견

성간 줄기세포 연구의 즉각적인 가치는 질병 모델링을 위한 조직을 성장시키는 데 있을 수 있습니다. 우주에서 배양된 줄기세포는 페트리 접시에서 암과 다른 질병의 실물과 같은 모델을 재현하는 데 사용될 수 있습니다. 그런 다음 연구자는 이러한 모델을 사용하여 질병 진행을 추적하고 이를 중단하기 위한 새로운 치료법을 테스트할 수 있습니다.

Mayo Clinic과 다른 학술 건강 센터의 논문에 대한 포괄적인 검토 결과, 우주 연구는 실험실을 훨씬 넘어서 응용될 수 있음을 보여줍니다. 무중력 상태에서 성장한 여러 줄기 세포 계통은 임상적 잠재력을 보여주었습니다.

• 중간엽줄기세포: 치유 가능성이 있는 성장 인자를 분비하는 성체 줄기 세포입니다. Zubair 박사 팀은 미세 중력에서 확장된 중간엽 줄기 세포가 지구에서 성장한 것보다 더 큰 면역 억제 능력을 가지고 있음을 문서화했습니다.
• 조혈줄기세포: 감염과 싸우고, 출혈을 멈추고, 산소를 운반하는 혈액 재생 능력을 가지고 있습니다. ISS에서 배양된 조혈줄기세포는 언젠가 혈액암 환자를 관리하는 데 사용될 수 있는 적혈구 또는 백혈구로 확장 및 분화하는 능력을 보여주었습니다.
• 심혈관 전구 세포: 혈관과 심장 근육의 구성 요소를 제공합니다. 그들은 근육을 복구하는 데 중요한 역할을 합니다. 우주에서 성장하는 심혈관 전구세포는 언젠가 심장마비로 손상된 조직을 복구하기 위한 새로운 옵션을 제공할 수 있습니다.
• 신경줄기세포: 중추신경계에서 발견되며 뇌 발달, 유지 및 복구에 중요한 역할을 합니다. 신경세포는 중력이 없는 환경에서 확장되어 지구에서도 재생 능력을 유지했습니다. 연구자들은 우주에서 성장한 신경 세포가 중추 신경계 질환에 대한 대체 치료법을 제공할 수 있는지 연구하고 있습니다.

치유의 장애물

지구 밖 줄기세포 연구의 약속에도 불구하고 연구자들은 많은 어려움에 직면해 있습니다. 세포는 장기간 무중력 상태에 노출되면 강도와 기능을 잃을 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 우주 방사선은 DNA를 손상시키고 세포 성장에 영향을 미칠 수 있습니다. 또 다른 우려 사항은 무중력 상태에서 자란 세포가 암세포로 변할 수 있는지 여부입니다. 그러나 주바이르 박사의 팀은 우주에서 배양된 중간엽 줄기세포에서 암을 유발할 수 있는 염색체 손상의 증거를 찾지 못했습니다.

우주에서의 줄기세포 연구는 아직 초기 단계이며, 무중력 상태에서 세포를 증식시키는 것의 전체적인 효과는 완전히 이해되지 않았습니다. 연구자들이 우주 확장 세포의 임상적 잠재력을 완전히 이해하도록 돕기 위해 더 많은 과학적 데이터, 연구 및 자금이 필요합니다.

"지금까지 수행된 우주 연구는 단지 시작점일 뿐입니다. 재생 의학을 발전시키기 위해 우주를 활용하는 연구가 계속됨에 따라 줄기 세포 응용 분야에 대한 더 광범위한 관점이 가능합니다."라고 Zubair 박사는 썼습니다.

미국 항공우주국과 메이요 클리닉 재생 생물치료 센터에서 이 연구에 자금을 지원했습니다. 

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/11/241104112255.htm