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과학자들은 인체의 세포를 매핑하는 초기 연구를 발표했습니다.모터/게티 이미지
  • 연구원들은 인체 세포 지도를 만드는 과정에서 이룬 성과를 공개했습니다.
  • 그들은 그러한 지도가 다양한 질병을 진단하고 치료하는 데 도움이 될 수 있다고 말합니다.
  • 그들은 이 연구를 인간 게놈의 모든 유전자를 시퀀싱한 인간 게놈 프로젝트와 비교합니다.

거의 20년 전, 10년 동안인간 게놈 프로젝트인간 게놈의 모든 유전자를 완전히 식별, 매핑 및 시퀀싱했습니다.

이는 생물 의학 기술 및 연구의 주요 발전을 도운 획기적인 성과였습니다.

이번 주에 국제 HCA(Human Cell Atlas) 컨소시엄이 33개 장기와 시스템에 걸쳐 100만 개 이상의 개별 세포에 대한 상세한 지도를 공개하면서 잠재적으로 훨씬 더 중요한 성과가 소개되었습니다.

Science 저널의 4개 주요 연구에서 발표된 데이터는 세계에서 가장 포괄적인 교차 조직 세포 지도를 나타냅니다.이는 인체의 모든 세포 유형을 매핑하려는 HCA의 목표를 향한 주요 디딤돌입니다.

스웨덴 카롤린스카 연구소(Karolinska Institutet) 교수이자 HCA 조직위원회 위원인 스텐 린나르손(Sten Linnarsson) 박사는 "인간 세포 지도는 생물학과 질병에 대한 우리의 이해를 변화시키고 있다"고 말했다. “이러한 교차 조직 연구는 발달과 성인기에 걸쳐 동일한 세포 유형을 체계적이고 심층적으로 비교할 수 있게 함으로써 HCA 및 단일 세포 생물학의 이정표를 나타냅니다. 이는 인체의 모든 세포 유형에 대한 Human Cell Atlas를 생성하는 데 큰 진전이며 진단, 의료 및 정밀 의학의 새로운 시대를 위한 토대를 마련합니다.”

신체의 '구글 지도'

온라인 기자간담회에서 Sarah A.HCA 국제 컨소시엄의 공동 설립자이자 수석 리더이자 영국 케임브리지에 있는 Wellcome Sanger Institute의 세포 유전학 책임자인 Teichmann 박사는 프로젝트 목표를 "인체의 Google 지도 — a" 모든 세포와 조직의 스트리트 뷰' 지도.”

프로젝트 공동 창립자이자 매사추세츠주 하버드 대학교의 브로드 인스티튜트(Broad Institute of MIT) 회원인 Aviv Regev 박사는 "[HCA]가 실제로 열어 놓은 것은 조직을 모든 영광으로 이해하는 능력입니다."라고 덧붙였습니다.

전문가들은 이번 발견과 다음을 약속하는 결과가 질병, 백신 개발, 항종양 면역학 및 재생 의학과 같은 분야에 대한 연구원들의 이해를 도울 것이라고 말했습니다.

예를 들어, 연구는 이미 골수뿐 아니라 장, 흉선 및 기타 조직에서 "면역 세포가 새롭고 예상치 못한 방식으로 어떻게 발달하는지"를 밝혀냈다고 Teichmann은 말했습니다.

Regev는 세포 매핑이 세포 수준에서 "질병이 발생하는 정확한 위치를 이해하는 데 도움이 됩니다"라고 말했습니다.

"사람들은 종종 게놈을 청사진으로 생각하지만 실제로는 부품 목록입니다."캘리포니아 스탠포드 대학의 생물학 연구 센터인 Quake Lab의 설립자인 Stephen Quake 박사는 Healthline에 말했습니다.

기계 학습의 도움을 받아 분석을 위해 조직을 단일 세포로 분리하는 HCA 연구원의 능력은 이러한 유전적 "부분"이 신체 전체에서 어떻게 함께 작동하는지에 대한 통찰력을 제공합니다.

"게놈은 부품 목록이지만 운영자가 아니라 세포입니다."라고 Regev가 덧붙였습니다. "유전자가 있으면 유전자가 작동하는 위치를 이해해야 합니다."

Regev는 HCA 프로젝트를 "인간 게놈 프로젝트, 그러나 21세기를 위해 만들어진 것"에 비유했습니다.

"HCA는 83개국에 2,000명 이상의 과학자가 있는 완전히 공개된 프로세스입니다."라고 그녀는 말했습니다. “1990년대에는 불가능했습니다.”

세포 수준에서 질병 표적화

세포 매핑은 특히 약물 개발, 유전자 치료 및 세포 치료에 유용할 것이라고 전문가들은 말했습니다.

"특정 세포를 대상으로 하는 경우 해당 세포가 신체의 다른 곳에서 발현되는지 알고 싶습니다."퀘이크가 말했다.

"당신의 표적이 어디에서 발현되는지 아는 것은 독성을 예방하는 데 중요합니다"라고 Regev가 덧붙였습니다.

4개의 초기 연구 중 하나에서 Wellcome Sanger Institute의 연구원들은 330,000개의 단일 면역 세포에서 RNA를 시퀀싱하여 면역 세포가 다른 조직에서 어떻게 기능하는지에 대한 이해를 향상시켰습니다.

"같은 기증자의 여러 조직에 있는 특정 면역 세포를 비교함으로써 우리는 신체의 다른 영역에서 기억 T [면역] 세포의 서로 다른 '맛'을 식별했으며, 이는 감염 관리에 큰 영향을 미칠 수 있습니다."라고 Teichmann이 말했습니다. "공개적으로 사용 가능한 데이터는 Human Cell Atlas에 기여할 것이며 백신 설계를 위한 프레임워크 역할을 하거나 암을 공격하기 위한 면역 요법 설계를 개선할 수 있습니다."

두 번째 연구에서 Sanger Institute 주도의 연구팀은 개발 중인 인간 면역 체계에 대한 포괄적인 지도를 만들었습니다.이 연구에는 혈액 및 면역 세포 형성에 관여하는 조직이 포함되어 있으며 인간이 나이를 먹으면서 특정 세포 유형이 손실된다는 사실이 밝혀졌습니다.연구원들은 이번 발견이 체외 세포 공학 및 재생 의학 연구를 강화할 수 있다고 말했습니다.

Regev는 기계 학습 알고리즘을 사용하여 동결된 세포 물질을 분석하는 세 번째 연구를 주도하여 일반적으로 분석을 위해 신선한 조직에 의존해야 하는 연구 분야의 중요한 장벽을 극복했습니다.Broad Institute 팀이 아틀라스에 추가한 200,000개의 세포는 6,000개의 단일 유전자 질병과 2,000개의 복합 유전 질병과 성공적으로 연관되었습니다.

Regev는 이 연구가 "단일 세포 수준에서 전체 환자 집단의 조직 연구에 대한 길을 열어준다"고 말했습니다.

"우리는 세포를 조직 전반에 걸쳐 인간 질병 생물학 및 질병 위험 유전자와 직접 연관시켜 여러 질병에 대한 새로운 로드맵을 만들 수 있었습니다."라고 그녀는 말했습니다.

'타불라 사피엔스'

마지막으로 Chan Zuckerberg Biohub의 Quake와 동료들의 연구에서는 살아있는 세포의 단일 세포 RNA 시퀀싱을 사용하여 한 기증자의 여러 장기를 분석했습니다.

이를 통해 유전적 배경, 연령 및 환경적 영향과 같은 요인을 제어하면서 다양한 조직을 비교할 수 있었습니다.

400개 이상의 세포 유형을 포함하는 결과 세포 아틀라스는 "The Tabula Sapiens"라고 불렸습니다.

“Tabula Sapiens는 인체의 24개 기관에 걸쳐 수백 가지 세포 유형에 대한 분자적 정의를 제공하는 참조 지도입니다.”라고 Quake는 말했습니다.

이 발견은 동일한 유전자가 어떻게 다양한 세포 유형으로 다르게 접합될 수 있는지, 면역 세포의 클론이 조직 전체에서 공유될 수 있는지를 포함하여 세포 생물학에 대한 새로운 통찰력을 보여주었습니다.

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