줄기 세포의 구조는 무엇입니까?

이 글을 읽으면서 전 세계의 연구자들이 실험실 벤치에서 언젠가 단일 세포에서 새로운 조직과 장기를 성장시키는 방법을 알아 내고 있습니다. 공상 과학 영화에서 나온 것처럼 들린다면 혼자가 아닙니다. 그러나이 연구는 의료 전문가가 현실 세계에서 다양한 인간 질병을 치료하는 방식을 바꾸는 과학적 돌파구를 제공 할 수 있습니다.

이 연구의 궁극적 인 목표는 광범위 할 수 있지만 연구 대상은 너무 작아서 육안으로도 볼 수 없습니다. 주제는 줄기 세포. 독특한 특성 덕분에이 놀라운 세포는 과학과 의학의 미래를 바꿀 잠재력이 있습니다.
줄기 세포 연구의 장단점에 대해 자세히 알아보십시오.

성 생식을 위해서는 정자 세포와 난자 세포가 합쳐져 접합자 수정을 통해. 이 단일 진핵 세포는 완전한 유전 정보를 포함하고 있으며 자신과 같은 복잡한 다세포 유기체로 분열 할 가능성이 있습니다.

그러나 어떻게 그 단일 세포가 인체에서 수조 및 수조 개의 세포로 나눌 수 있는지 궁금한 적이 있습니까? 그리고 어떻게 하나의 세포가 피부 세포와 뇌 세포 모두와 같은 다양한 유형의 세포를 생성 할 수 있을까요?

접합체가 분열하기 시작하면 (자궁에 이식되기 전) 결과 세포는 실제로 줄기 세포입니다. 과학자들은이 유연한 세포가 증식하는 과 만능. 즉, 세포가 쉽게 분열하여 더 많은 세포를 생산하고 줄기 세포를 통해 모든 유형의 특수 세포로 발전 할 수 있습니다. 분화.
세포 전문화에 대한 설명에 대해 자세히 읽어보십시오.

언뜻보기에 줄기 세포의 일부는 표면에서 그다지 특별 해 보이지 않습니다. 인체의 모든 세포와 마찬가지로 줄기 세포는 모두 몇 가지 공통 구조를 공유합니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

• ㅏ 세포막, 일부 물질은 세포에 들어가고 다른 물질은 차단하는 세포를 둘러싼 지질 이중층입니다.
  
• 세포질, 이것은 세포 내부의 액체 국물입니다.
  
• ㅏ 핵, DNA로 저장된 모든 세포의 유전 정보를 포함합니다.

나팔관의 수정과 자궁 이식 사이에 배아는 단순한 줄기 세포 시트에서 조직화 된 세포 그룹으로 변합니다. Gastrula – 3 개 세균 층. 이들은 결국 전체 (아직 매우 작지만) 인간 태아를 구성하는 모든 세포 유형, 조직 및 기관을 발생시킵니다.

가장 바깥 쪽 레이어는 외배엽, 피부 세포와 신경계 조직을 발생시킵니다. 중간 레이어 또는 중배엽, 혈액 세포, 결합 조직, 근육 세포 및 태아를 생존시키는 태반 조직을 생성합니다. 자궁에서. 내부 레이어는 내배엽, 장, 폐 및 비뇨 생식기의 내벽을 만듭니다.

다 능성 덕분에 줄기 세포는 이식 후 분화하여 이러한 세포 유형 중 하나가 될 수 있습니다. 배아의 정상적인 발달과 관련된 이러한 줄기 세포는 과학자들이 사용하는 세 가지 유형의 줄기 세포 중 하나입니다. 연구원들은 인간 배아 줄기 세포, 또는 hESC.

과학자들이 사용하는 배아 줄기 세포는 실제 인간의 나팔관 내부의 전통적인 수정에서 유래하지 않습니다. 대신 과학자들은 체외 수정 (IVF). 이러한 배아 줄기 세포는 일반적으로 사람들이 IVF를 사용하여 가족을 만들어 가족을 만들고 여분의 냉동 배아를 과학에 기증 한 후 연구 실험실에서 발생합니다.

연구자들에게는 다른 유형의 줄기 세포에 비해 배아 줄기 세포를 사용하는 것이 특정 이점이 있습니다. 배아 줄기 세포는 쉽게 구할 수 있고 배양에서 쉽게 자랄 수 있습니다. 가장 중요한 것은 배아 줄기 세포가 줄기 세포 분화시 본질적으로 모든 유형의 세포를 생성 할 수있는 진정한 공백 슬레이트라는 것입니다.

살아있는 자궁에 이식 한 후 세포가하는 것처럼 실험실의 배아 줄기 세포는 자연스럽게 모여 배아 체 특수 세포로 분화하기 시작합니다. 배양에서 배아 줄기 세포를 성장시키는 과학자들은 이러한 일이 발생하지 않도록 성장 배지에서 특정 조건을 유지해야합니다.

줄기 세포가 분화없이 증식하도록 허용함으로써 과학자들은 배아 줄기 세포주. 그런 다음 과학자들은 이러한 세포주를 동결하여 연구 프로젝트 또는 추가 배양을 위해 다른 실험실로 보낼 수 있습니다. 세포주 자격을 얻으려면 배아 줄기 세포가 다음을 충족해야합니다.

• 최소 6 개월 동안 세포 배양에서 미분화없이 성장합니다.
• 만능이거나 모든 세포 유형으로 분화 할 수 있습니다.
• 유전 적 이상이 없습니다.

연구자들이 배아 줄기 세포주에있는 세포가 특정 유형의 세포가 될 준비가되었을 때 연구 프로젝트, 그들은 단순히 배양 배지를 변경하거나 줄기 세포를 트리거하기 위해 줄기 세포에 특정 유전자를 주입합니다 분화.

완전히 발달 된 인체의 많은 성숙한 조직이 비오는 날 동안 일부 미분화 세포에 매달려 있다는 것이 밝혀졌습니다. 이들 성체 줄기 세포 – 때때로 불린다 체세포 줄기 세포 – 신체에 새로운 세포가 필요할 때 활성화됩니다. 이것은 정상적인 세포 회전율과 성장을 설명하고 부상이나 질병 후 조직을 복구하기 위해 발생합니다.

과학자들은 다음과 같은 다양한 기관 및 조직에서 성체 줄기 세포를 발견했습니다.

• 혈관.
• 골수.
• 뇌.
• 배짱.
• 심장.
• 간.
• 난소.
• 말초 혈액.
• 골격근.
• 이.
• 고환.

성체 줄기 세포는 일반적으로 다음과 같은 특정 영역에서 발견됩니다. 줄기 세포 틈새. 모든 유형의 세포로 분화 할 수있는 배아 줄기 세포와 달리 성체 줄기 세포 분화는 제한적이며 조직 특이 적입니다. 이것은 성체 줄기 세포가 일반적으로 그들이 거주하는 조직과 관련된 세포 유형으로 만 분화한다는 것을 의미합니다.

예를 들어, 뇌의 성체 줄기 세포는 신경 세포 또는 비 신경 세포가됩니다. 다음은 다른 잘 알려진 성체 줄기 세포와 특수 세포 유형입니다.

• 조혈 줄기 세포 골수에서 발견되며 적혈구와 면역계 세포를 포함한 혈액 세포를 생성합니다.
• 중간 엽 줄기 세포 골수 (및 일부 다른 조직)에서 발견되며 뼈 세포, 연골 세포, 지방 세포 및 간질 세포를 생성합니다.
• 상피 줄기 세포 장 내막 깊숙한 곳에서 발견되어 흡수성 세포, 고블릿 세포, 장 내분비 세포와 파 네스 세포.
• 피부 줄기 세포 피부의 기저층에서 발견되어 각질 세포 피부 표면에 보호 층을 만듭니다.

과학자들은 실험에서 일부 성체 줄기 세포가 특수 세포로 분화되는 것을 관찰했습니다 배아 줄기 세포의 가치있는 다능 성과 유사한 예상 세포 유형과는 다릅니다. 그러나 이것은 전환 분화 드물고 발생하는 경우 줄기 세포의 작은 부분에만 영향을 미칩니다. 연구자들은 그것이 인간에게서 발생하는지 확실하지 않습니다.

성체 줄기 세포는 과학자들에게 몇 가지 단점이 있습니다. 그들은 희귀하고 실험실에서 성장하기 어렵습니다. 또한 분열 할 수있는 정도와 세포가 될 수있는 유형에 제한이 있습니다. 그러나 성체 줄기 세포는 한 가지 뚜렷한 이점이 있습니다. 면역 거부 환자 자신의 몸에서 채취 할 수 있기 때문입니다.

2006 년에 연구원들은 한 가지 유형의 줄기 세포를 더 발견했습니다. 유도 만능 줄기 세포, 또는 iPSC. 이들은 과학자들이 배아 줄기 세포처럼 행동하도록 재 프로그래밍하는 성체 줄기 세포입니다. 그러나 유도 만능 줄기 세포와 배아 줄기 세포간에 의미있는 임상 적 차이가 있는지는 아직 확실하지 않습니다. 과학자들은 이미 연구 목적으로 약물 개발 및 인간 질병 모델링과 같은 중요한 작업에 iPSC를 사용하고 있습니다.

연구원들이 이러한 유도 된 다 능성 줄기 세포를보다 직접적인 적용을 위해 사용하기 전에 극복해야 할 기술적 장애물이 있습니다. 이 줄기 세포가 배아 줄기와 근본적으로 다르지 않음을 확인하는 것 외에도 연구자들은 처음에 유도 만능 줄기 세포를 만들기위한 새로운 기술을 고안해야합니다. 장소. 현재의 방법은 동물 연구에서 암과 같은 심각한 부작용을 보여주는 재 프로그래밍을위한 매개체로 바이러스를 사용합니다.

제약 산업을위한 신약을 선별하고 연구 프로젝트를위한 질병 모델 역할을하는 것 외에도 과학자들은 줄기 세포가 새롭고 흥미 진진하게 만들 수 있다고 믿습니다. 세포 기반 치료 가능한. 이는 언젠가 실험실에서 장기 및 조직 기증자에 의존하는 대신 이식이 필요한 사람들을 위해 새로운 장기와 조직을 재배 할 수 있음을 의미합니다.

이것은 과학자들이 줄기 세포를 사용하여 만성 심장 질환 환자에게 이식 할 수있는 심장 근육 세포를 만드는 것처럼 보일 수 있습니다. 현재의 동물 연구에 따르면 정확한 메커니즘은 아직 명확하지 않지만 골수에서 나온 간질 줄기 세포가이 응용 프로그램에 대한 가능성을 보여줍니다. 과학자들은 줄기 세포가 새로운 심장 근육 세포 나 혈관 세포를 생성하는지, 아니면 완전히 다른 일을하는지 확실하지 않습니다.

또 다른 이론적 예는 제 1 형 당뇨병입니다. 과학자들은 인간 배아 줄기 세포를 인슐린을 생산하는 세포로 분화시키기를 희망합니다. 당뇨병 환자의 면역 체계는 이러한 세포를 파괴하고 그들이 일하는 것을 방해합니다. 과학자들은 언젠가 줄기 세포를 인슐린 생산 세포로 분화하여 환자에게 이식 할 수 있는지 궁금해합니다.

심장병 및 당뇨병 외에도 다른 인간의 질병 및 상태 과학자들은 이러한 의학적 발전이 영향을 미칠 수 있다고 믿으며 다음을 포함합니다.

• 화상.
• 시력 상실을 유발할 수있는 황반 변성.
• 골관절염 및 류마티스 관절염.
• 무감각, 기능 상실 또는 마비를 유발할 수있는 척수 손상.
• 뇌졸중.

물론 이러한 새로운 치료법을 실제 환자에게 제공하려면 과학자들이이 이론적 과정의 모든 단계를 마스터해야합니다. 즉, 다음을 수행해야합니다.

• 조직이나 기관을 물리적으로 만들기에 충분한 줄기 세포를 성장시킵니다.
• 줄기 세포를 자극하여 올바른 세포 유형으로 분화합니다.
• 분화 된 줄기 세포가 환자의 체내에서 생존 할 수 있도록합니다.
• 분화 된 줄기 세포가 환자의 체내 수용자 조직에 제대로 통합되는지 확인하십시오.
• 새로운 조직이나 장기가 환자의 전체 생애 동안 구축 된 역할을 수행 할 것으로 합리적으로 기대합니다.
• 새로운 세포가 환자에게 암과 같은 부수적 인 피해를주지 않는지 확인합니다.

줄기 세포 정의에 따르면 이러한 단계는 배아 줄기 세포를 사용하여 달성 할 수있는 것처럼 보이지만 여러 분야에서 수년간의 진지한 연구가 필요합니다. 이것이 줄기 세포 연구가 전문 과학 분야에서 매우 활발한 분야 인 이유이며, 또한 많은 과학 교사와 학생들에게 가장 중요한 이유이기도합니다.

줄기 세포 연구의 궁극적 인 결과는 아직 진행 중일 수 있지만 일반적인 이해를 높이기 위해 줄기 세포 구조와 줄기 세포 분화가 어떻게 작용하는지에 대해 알아 보는 것이 과학.