세포 사이를 살펴보기

3년 전 자넬리아에 도착하기 전에 박사후 과학자인 안토니오 피오레는 현미경과 분광기 같은 광학 기기를 설계하고 제작하고 있었습니다.

물리학을 전공한 피오레는 새로운 것을 시도하기 위해 페드람 연구실에 왔습니다.

"저는 제가 개발하고 있던 광학의 생물학적 응용 분야에 투자하기보다는 물리학에 집중했습니다."라고 Fiore는 말합니다. "저는 다른 종류의 영향을 찾아 Pedram 연구실에 왔고, 광학 현미경과의 연결을 유지하면서 새로운 도구가 필요한 생물학 분야를 탐구하는 팀에 합류했습니다."

지금까지 피오레의 새로운 방향은 성과를 거두고 있습니다.

피오레와 자넬리아 그룹 리더인 케이본 페드람과 연구진은 Rhobo6를 개발했습니다. Rhobo6는 과학자들이 세포외 기질을 전례 없이 살펴볼 수 있게 해주는 광학 현미경 탐침입니다. 세포외 기질은 우리 몸의 세포 사이 공간을 채우는 조직화된 분자 구조의 집합입니다.

세포외 기질은 세포와 조직을 지지하고 구조를 제공합니다. 세포가 자랄 수 있는 뼈대를 제공하고, 조직의 기계적 특성을 결정하며, 세포가 이동할 수 있는 경로를 제공합니다.

"우리 몸이 세포 공동체라면 세포외 기질을 공동체가 만드는 인프라로 생각할 수 있습니다." 페드람은 말한다. "그러므로 세포외 기질을 고려하지 않고 조직 생물학을 이해하려는 것은 모든 건물, 도로, 기차를 무시하고 도시를 이해하려는 것과 같습니다. 많은 것을 놓치게 될 것입니다."

셀 사이를 살펴보기

그 중요성에도 불구하고 세포외 기질은 세포내 기질만큼 깊이 있게 조사되지 않았습니다. 그 이유는 세포 사이를 들여다보고 세포외 구조를 방해하지 않고 특성화하는 것이 어렵기 때문입니다.

이러한 장벽을 극복하고자, 연구팀은 연구자들이 광학 현미경을 사용하여 세포외 구조를 연구할 수 있는 더 쉬운 방법을 개발하기로 했습니다.

그들은 세포에 침투하지 않고 주변 영역에 머무르는 프로브인 Rhobo6를 설계했습니다. 이러한 세포 외 공간 내에서 분자는 세포 외 기질에서 가장 풍부한 생체 분자 중 하나인 글리칸에 가역적으로 결합합니다. 결합 시 Rhobo6는 형광을 증가시킵니다.

이러한 가역적 형광 결합의 결과로 연구자들은 본래의 생물학적 과정을 방해하지 않고 살아있는 조직과 동물에서 세포 외 기질 구조를 시각화할 수 있습니다.

연구자들에 따르면, Rhobo6는 세포외 기질의 변화와 관련된 질병을 연구하고 진단 영상에 유용할 수도 있습니다. 연구팀은 캘리포니아 대학교 샌프란시스코의 Valerie Weaver 연구실과 협력하여 살아있는 동물의 유방 종양 수술 영상에 Rhobo6를 사용하여 원발 종양을 둘러싼 기질과 근처의 건강한 조직 사이에 뚜렷한 차이를 발견했습니다.

협력적인 노력

팀 측은 Janelia가 다학제적 노력이 필요한 Rhobo6를 개발하고 테스트하는 데 이상적인 환경이었다고 밝혔습니다.

예를 들어, 그룹 리더 Shaohe Wang은 처음부터 프로젝트에 참여했으며 그의 연구실에서 연구하는 마우스 침샘에서 프로브를 테스트하기 위한 실험을 설정하는 데 중요한 역할을 했습니다. Lavis 연구실의 박사후 연구원인 Pratik Kumar는 시간 경과에 따른 Rhobo6의 화학적 안정성을 테스트하는 데 도움을 주었습니다.

Rubin, Shroff 및 Ahrens 연구실의 구성원은 과일파리, 회충 및 제브라피쉬에서 Rhobo6 테스트에 기여하여 Rhobo6가 일반적으로 사용되는 다양한 모델 유기체와 호환됨을 보여주었습니다.

이러한 협력은 프로젝트에 도움이 되었을 뿐만 아니라, Janelia에 새로 온 Pedram과 Fiore에게도 도움이 되었습니다.

"토니와 저는 이 프로젝트가 없었다면 캠퍼스에서 훨씬 더 많은 친구와 협력자를 갖게 되었을 겁니다."라고 페드람은 말합니다.

Pedram 연구실의 박사후 연구원이자 새로운 연구의 공동 저자인 Guoqiang Yu는 Rhobo6 합성을 대규모로 진행하여 연구팀이 이 탐사를 과학계와 널리 공유할 수 있게 했습니다.

"저는 연구자들이 포착할 세포외 기질의 멋진 이미지를 보는 것을 고대하고 있습니다." Fiore는 말합니다. "그리고 저는 우리와 다른 사람들이 이 도구로 답할 수 있는 새로운 질문에 대해 더욱 기대하고 있습니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/02/250211134445.htm