분화가 완료된 성체 세포를 역분화 하여 배아줄기세포와 유사한 특성을 가지는 유도만능 줄기세포를 만드는 기술이 개발되었다. 유도만능 줄기세포는 배아줄기세포의 분리와 관련된 윤리적 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라 환자로부터 분리한 세포에서 제작이 가능하므로 세포치료제로의 사용이 기대되었다. 유도만능 줄기세포의의 제작을 위해서는 역분화 인자라고 하는 특정 전사인자들을 세포 내로 도입해야한다. 하지만, 가장 보편적으로 사용하는 ...
분화가 완료된 성체 세포를 역분화 하여 배아줄기세포와 유사한 특성을 가지는 유도만능 줄기세포를 만드는 기술이 개발되었다. 유도만능 줄기세포는 배아줄기세포의 분리와 관련된 윤리적 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라 환자로부터 분리한 세포에서 제작이 가능하므로 세포치료제로의 사용이 기대되었다. 유도만능 줄기세포의의 제작을 위해서는 역분화 인자라고 하는 특정 전사인자들을 세포 내로 도입해야한다. 하지만, 가장 보편적으로 사용하는 레트로 바이러스 혹은 렌티 바이러스를 사용하는 방법은 숙주세포의 게놈으로 외인성 전사인자가 통합되어 돌연변이나 암을 유발할 수 있는 위험성이 있으므로 세포치료제로의 적용을 위한 유도만능 줄기세포의 제작에는 적합한 방법이 아니었다. 따라서, 이를 극복할 수 있는 비통합 방법들이 개발되었고 그 중, 소분자 화합물을 이용한 화학적 역분화가 가장 이상적인 방법으로 여겨진다. 화학적 역분화는 세포의 후성유전학적 조절이나 신호전달경로 조절 기능을 가진 소분자 화합물을 이용하여 세포의 운명을 조절하는 방법이므로 소분자 화합물의 수가 많은 만큼 다양한 조합의 적용이 가능하며 실험법이 간단하다. 그럼에도 불구하고, 처음 시험법을 개발한 동 연구팀에서만 재현이 가능하여 활발한 연구가 이뤄지지는 않는 추세이다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결할 수 있는 보다 자세한 실험 방법을 확립하고 이를 인간 세포에 적용하여 화학적으로 유도된 유도만능 줄기세포 (chemically induced pluripotent stem cells, CiPSCs) 를 만들기 위한 기반을 다지는 것을 목표로 실험을 진행하였다. 논문의 1장에서는 재프로그래밍의 다양한 기술과 그에 따른 한계점을 설명하고 화학적 역분화와, 화학적 역분화에서 고유하게 거쳐가는 상태인 배체외내배엽 단계에 대해서 설명하였다. 2장에서는 마우스 세포에서 CiPSCs를 확립하는 방법에 대해 설명하였다. 마우스 배아 섬유아세포에 소분자 화합물 칵테일을 사용하여 배체외내배엽 세포를 유도하는 과정에서 배체외내배엽 세포와 함께 다른 유형의 세포도 유도되는 것을 확인하였다. 배체외내배엽 세포를 포함한 여러 형태의 세포가 혼재한 상태에서는 만능성의 유도가 불가능함을 확인하였고 따라서, CiPSCs의 유도와 화학적 역분화의 효율을 높이기 위해 배체외내배엽 세포의 균질성이 핵심이라는 것을 밝혔다. 3장에서는 인간세포에서 CiPSC를 만들기 위해서는 마우스와 마찬가지로 배체외내배엽 단계가 필요할 것이라는 가정하에 배체외내배엽 세포주를 구축하고자 하였다. 화학적 방식을 포함한 여러방식으로 접근하여 배체외내배엽 세포를 유도하고자 하였고, CiPSCs로의 유도에 필요하거나 그 효율을 높일 수 있는 소분자 화합물을 스크리닝 할 수 있도록 OCT4-EGFP/NANOG-tdTomato 리포팅 시스템 유도만능 줄기세포에서 인간 배체외내배엽 세포를 유도하였다. 화학적 역분화를 위해 중간단계인 배체외내배엽 세포의 균질성을 높이기 위한 방법은 화학적 역분화의 재현 실험이 되지 않았던 연구자들에게 돌파구가 될 것으로 기대한다. 또한, 리포팅 시스템 유도만능 줄기세포에서 구축한 인간 배체외내배엽 세포는 역분화를 위한 소분자 화합물의 스크리닝에 유용한 도구로 쓰일 수 있을 것으로 예상한다.
분화가 완료된 성체 세포를 역분화 하여 배아줄기세포와 유사한 특성을 가지는 유도만능 줄기세포를 만드는 기술이 개발되었다. 유도만능 줄기세포는 배아줄기세포의 분리와 관련된 윤리적 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라 환자로부터 분리한 세포에서 제작이 가능하므로 세포치료제로의 사용이 기대되었다. 유도만능 줄기세포의의 제작을 위해서는 역분화 인자라고 하는 특정 전사인자들을 세포 내로 도입해야한다. 하지만, 가장 보편적으로 사용하는 레트로 바이러스 혹은 렌티 바이러스를 사용하는 방법은 숙주세포의 게놈으로 외인성 전사인자가 통합되어 돌연변이나 암을 유발할 수 있는 위험성이 있으므로 세포치료제로의 적용을 위한 유도만능 줄기세포의 제작에는 적합한 방법이 아니었다. 따라서, 이를 극복할 수 있는 비통합 방법들이 개발되었고 그 중, 소분자 화합물을 이용한 화학적 역분화가 가장 이상적인 방법으로 여겨진다. 화학적 역분화는 세포의 후성유전학적 조절이나 신호전달경로 조절 기능을 가진 소분자 화합물을 이용하여 세포의 운명을 조절하는 방법이므로 소분자 화합물의 수가 많은 만큼 다양한 조합의 적용이 가능하며 실험법이 간단하다. 그럼에도 불구하고, 처음 시험법을 개발한 동 연구팀에서만 재현이 가능하여 활발한 연구가 이뤄지지는 않는 추세이다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결할 수 있는 보다 자세한 실험 방법을 확립하고 이를 인간 세포에 적용하여 화학적으로 유도된 유도만능 줄기세포 (chemically induced pluripotent stem cells, CiPSCs) 를 만들기 위한 기반을 다지는 것을 목표로 실험을 진행하였다. 논문의 1장에서는 재프로그래밍의 다양한 기술과 그에 따른 한계점을 설명하고 화학적 역분화와, 화학적 역분화에서 고유하게 거쳐가는 상태인 배체외내배엽 단계에 대해서 설명하였다. 2장에서는 마우스 세포에서 CiPSCs를 확립하는 방법에 대해 설명하였다. 마우스 배아 섬유아세포에 소분자 화합물 칵테일을 사용하여 배체외내배엽 세포를 유도하는 과정에서 배체외내배엽 세포와 함께 다른 유형의 세포도 유도되는 것을 확인하였다. 배체외내배엽 세포를 포함한 여러 형태의 세포가 혼재한 상태에서는 만능성의 유도가 불가능함을 확인하였고 따라서, CiPSCs의 유도와 화학적 역분화의 효율을 높이기 위해 배체외내배엽 세포의 균질성이 핵심이라는 것을 밝혔다. 3장에서는 인간세포에서 CiPSC를 만들기 위해서는 마우스와 마찬가지로 배체외내배엽 단계가 필요할 것이라는 가정하에 배체외내배엽 세포주를 구축하고자 하였다. 화학적 방식을 포함한 여러방식으로 접근하여 배체외내배엽 세포를 유도하고자 하였고, CiPSCs로의 유도에 필요하거나 그 효율을 높일 수 있는 소분자 화합물을 스크리닝 할 수 있도록 OCT4-EGFP/NANOG-tdTomato 리포팅 시스템 유도만능 줄기세포에서 인간 배체외내배엽 세포를 유도하였다. 화학적 역분화를 위해 중간단계인 배체외내배엽 세포의 균질성을 높이기 위한 방법은 화학적 역분화의 재현 실험이 되지 않았던 연구자들에게 돌파구가 될 것으로 기대한다. 또한, 리포팅 시스템 유도만능 줄기세포에서 구축한 인간 배체외내배엽 세포는 역분화를 위한 소분자 화합물의 스크리닝에 유용한 도구로 쓰일 수 있을 것으로 예상한다.
A technique has been developed to create induced pluripotent stem cells (iPSCs) with characteristics similar to embryonic stem cells (ESCs) by reprogramming adult cells that have completed differentiation. It was expected that iPSCs will be used as cell therapy agents since they can resolve ethical ...
A technique has been developed to create induced pluripotent stem cells (iPSCs) with characteristics similar to embryonic stem cells (ESCs) by reprogramming adult cells that have completed differentiation. It was expected that iPSCs will be used as cell therapy agents since they can resolve ethical issues associated with the isolation of ESCs and can be created from patient-derived cells. For the production of iPSCs, specific transcription factors (reprogramming factors) have to be introduced into the cells. However, the most common retrovirus or lentivirus method was not suitable for the production of iPSCs for cell therapy because exogenous transcription factors could be integrated into the host cell genome and cause mutations or cancer. Therefore, non-integrated methods that can overcome this have been developed, and among them, chemical reprogramming using small molecule compounds is considered the most ideal method. Chemical reprogramming is a method of controlling the fate of cells using small molecule compounds with epigenetic modifiers or signaling pathway regulator functions of cells. As the number of small molecule compounds is large, various combinations can be applied and the experimental method is simple. Nevertheless, it is reproducible only in the same research team that developed the chemical reprogramming technique for the first time, so active research is not being conducted. In this dissertation, an experiment was conducted with the goal of establishing a more detailed experimental method to solve these problems and applying it to human cells to lay the foundation for making chemically induced pluripotent stem cells (CiPSCs). Chemical reprogramming and the stage of extraembryonic endoderm (XEN), which is only passed through in chemical reprogramming, were described in Chapter 1 along with a variety of reprogramming strategies and their limitations. Chapter 2 describes how to generate CiPSCs in mouse cells. In the process of inducing XEN cells in mouse embryonic fibroblasts using a small molecule compounds cocktail, it was confirmed that other types of cells were also induced along with XEN cells. It was impossible to induce pluripotency in a heterogeneous condition of different cell types, including XEN cells. Therefore, it was revealed that the homogeneity of XEN cells is the key to improving the efficiency of CiPSC induction and chemical reprogramming. I attempted to generate a human XEN cell line in Chapter 3 under the assumption that human cells would require the XEN stage to induce CiPSCs, as with mouse cells. I tried to induce XEN cells by approaching them in various ways, including chemical methods, and human XEN cells were induced in the OCT4-EGFP/NANOG-tdTomato reporting system iPSCs that can screen small molecular compounds required for induction to CiPSCs or increase their efficiency. The method for increasing the homogeneity of XEN cells, which is an intermediate stage for chemical reprogramming, is expected to be a breakthrough for researchers who have not been able to reproduce chemical reprogramming. In addition, human XEN cells constructed from the reporting system iPSCs are expected to be useful tools for screening small molecule compounds for reprogramming.
A technique has been developed to create induced pluripotent stem cells (iPSCs) with characteristics similar to embryonic stem cells (ESCs) by reprogramming adult cells that have completed differentiation. It was expected that iPSCs will be used as cell therapy agents since they can resolve ethical issues associated with the isolation of ESCs and can be created from patient-derived cells. For the production of iPSCs, specific transcription factors (reprogramming factors) have to be introduced into the cells. However, the most common retrovirus or lentivirus method was not suitable for the production of iPSCs for cell therapy because exogenous transcription factors could be integrated into the host cell genome and cause mutations or cancer. Therefore, non-integrated methods that can overcome this have been developed, and among them, chemical reprogramming using small molecule compounds is considered the most ideal method. Chemical reprogramming is a method of controlling the fate of cells using small molecule compounds with epigenetic modifiers or signaling pathway regulator functions of cells. As the number of small molecule compounds is large, various combinations can be applied and the experimental method is simple. Nevertheless, it is reproducible only in the same research team that developed the chemical reprogramming technique for the first time, so active research is not being conducted. In this dissertation, an experiment was conducted with the goal of establishing a more detailed experimental method to solve these problems and applying it to human cells to lay the foundation for making chemically induced pluripotent stem cells (CiPSCs). Chemical reprogramming and the stage of extraembryonic endoderm (XEN), which is only passed through in chemical reprogramming, were described in Chapter 1 along with a variety of reprogramming strategies and their limitations. Chapter 2 describes how to generate CiPSCs in mouse cells. In the process of inducing XEN cells in mouse embryonic fibroblasts using a small molecule compounds cocktail, it was confirmed that other types of cells were also induced along with XEN cells. It was impossible to induce pluripotency in a heterogeneous condition of different cell types, including XEN cells. Therefore, it was revealed that the homogeneity of XEN cells is the key to improving the efficiency of CiPSC induction and chemical reprogramming. I attempted to generate a human XEN cell line in Chapter 3 under the assumption that human cells would require the XEN stage to induce CiPSCs, as with mouse cells. I tried to induce XEN cells by approaching them in various ways, including chemical methods, and human XEN cells were induced in the OCT4-EGFP/NANOG-tdTomato reporting system iPSCs that can screen small molecular compounds required for induction to CiPSCs or increase their efficiency. The method for increasing the homogeneity of XEN cells, which is an intermediate stage for chemical reprogramming, is expected to be a breakthrough for researchers who have not been able to reproduce chemical reprogramming. In addition, human XEN cells constructed from the reporting system iPSCs are expected to be useful tools for screening small molecule compounds for reprogramming.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.