발생학

Embryomics

배아학이란 배아 발생 과정에서 발생하는 다양한 세포 유형의 식별, 특성화 및 연구를 말하며, 특히 배아 내 세포의 위치와 발달 역사와 관련이 있습니다.세포타입은 몇 가지 기준에 따라 결정될 수 있다.발달 중인 배아에서의 위치, 단백질 및 핵산 마커 및 표면 항원에 의해 나타나는 유전자 발현 및 배아원성 나무에서의 위치.

태아기

발달 중인 유기체에 존재하는 수많은 세포 유형을 구별, 분류, 분리 및 정제하는 데 유용한 많은 세포 마커가 있습니다.이러한 세포 표지는 배아를 구성하는 세포의 표면에 존재하는 선택된 RNA와 단백질, 그리고 표면 항원으로 구성됩니다.주어진 세포 유형에 대해, 이러한 RNA 및 단백질 마커는 해당 세포 유형에서 특징적으로 활성화된 유전자를 반영합니다.이 모든 세포들의 종류와 특징적인 표식들의 카탈로그는 유기체의 [citation needed]태아로 알려져 있다.그 단어는 배아와 게놈의 합성어이다."배아"는 물리적 세포 마커 자체의 전체성을 나타낼 수도 있습니다.

태생성

본문 : 배아형성

수정란에서 배아가 발달함에 따라, 단일 난자 세포는 많은 세포로 분열되고, 세포 수는 증가하며, 발달하는 동안 적절한 시기에 배아 내부의 적절한 위치로 이동한다.배아 세포의 수가 증가하고 이동함에 따라, 그들은 또한 점점 더 많은 다른 종류의 세포로 분화하며, 궁극적으로 성체 유기체의 특징인 안정적이고 특화된 세포 유형으로 변한다.배아의 각 세포는 종의 [1]특징인 동일한 게놈을 포함하고 있지만, 완전한 게놈을 구성하는 수천 개의 유전자의 활동 수준은 특정 세포의 유형에 따라 다르며, 이를 결정한다(예를 들어, 뉴런, 뼈 세포, 피부 세포, 근육 세포 등).

배아발달(배아형성) 동안 성체 유기체에는 존재하지 않는 많은 세포 유형이 존재한다.이러한 일시적인 세포는 전구 세포라고 불리며, 다른 전구 세포로 변하거나 성숙한 체세포 유형으로 변하면서 배아 형성 중에 사라지거나 프로그램된 세포 사멸에 의해 사라지는 중간 세포 유형입니다.

배아 발생의 전체 과정은 두 개의 지도의 도움을 받아 설명될 수 있다: 배아 지도, 발달 중인 배아의 3차원 영상의 시간적 순서, 주어진 시간에 배아에 존재하는 많은 세포 유형의 세포 위치를 보여주는 것, 그리고 세포 유형이 어떻게 서로로부터 파생되는지를 보여주는 배아 발생 나무, 그리고 세포 유형이 어떻게 만들어지는지를 보여주는 다이어그램.ng 발생.

배아 지도는 발달 중인 배아의 3D 영상 또는 3D 영상 조각의 시퀀스로, 시간 순서대로 빠르게 볼 경우 성장하는 배아의 시간 경과 보기를 형성합니다.

배아 발생 나무는 배아의 각 세포주들의 시간적 발달을 보여주는 도표이다.종이에 그릴 때, 이 그림은 지구의 생명의 발전을 보여주는 생명의 진화적인 나무와 유사한 나무 형태를 취한다.그러나 생명의 나무에서와 같이 이 나무의 각 가지가 종을 나타내는 대신, 각각의 가지는 특정 시간에 배아에 존재하는 특정 세포 유형을 나타냅니다.그리고 물론, 발생성 나무는 수 십억년이 아닌 몇 주 또는 몇 개월간의 임신 기간을 포함합니다. 생명의 진화적인 나무의 경우처럼 말이죠.

인간의 태생은 여기서 언급되지만, 다른 척추동물 종들의 태생은 거의 같은 패턴을 따릅니다.난자 세포(ovum)는 정자 세포로 수정한 후 나무의 가장 아래에 있는 줄기로 표현되는 접합자가 된다.이 단일 접합자 세포는 두세 번 분할되어 처음에는 두 개의 세포로 이루어진 클러스터를 형성하고, 그 다음에는 네 개의 세포, 그리고 마지막으로 여덟 개의 세포로 이루어진 클러스터를 형성합니다.세포 분열을 한 번 더 하면 세포 수가 16개로 늘어나는데, 이 때 접합자 대신 모룰라라고 불립니다.16개의 세포로 이루어진 이 공은 배반포라고 불리는 중공의 구체로 재편성된다.세포의 수가 16개에서 40개에서 150개로 증가함에 따라, 배반포는 영양아세포라고 불리는 세포의 바깥쪽 구와 배아아세포라고 불리는 내부 세포 덩어리의 두 층으로 분화됩니다.

구면 외세포층(토아세포)은 자궁벽에 착상된 후 더욱 분화되고 성장하여 태반을 형성한다.

인간배아줄기세포(hESCs)로 알려진 내부세포 덩어리의 세포는 양막, 노른자낭, 알란토이스, 그리고 배아 그 자체의 네 가지 구조를 형성하기 위해 더욱 분화할 것이다.인간 배아줄기세포는 만능성이며, 즉 성인의 인간에 존재하는 세포 유형 중 하나와 결국 성인의 세포주로 변하는 중간 전구 세포 유형 중 하나로 분화할 수 있다.또한 hESC는 분화 또는 세포 노화(세포 노화)를 겪지 않고 무한히 분열하고 증가할 수 있다는 점에서 불멸이다.

배아를 형성하는 hESC의 첫 번째 분화는 배아층으로 알려진 세 가지 세포 유형으로, 외배엽, 중배엽, 내배엽입니다.외배엽은 결국 피부, 점막, 신경계를 형성한다.중배엽은 골격과 근육, 심장과 순환계, 비뇨기와 생식계, 그리고 몸 안의 결합 조직을 형성합니다.내배피는 위장관, 호흡기, 그리고 내분비계를 형성합니다.

발생 트리의 매핑

배아학에서 주된 목표는 배아 발생 나무를 완전히 매핑하는 것이다.발달 중인 배아에 존재하는 각 세포 유형을 식별하고 적절한 가지에 있는 나무에 배치한다.일시적으로만 존재하며 출생 시 유아 몸의 조직을 구성하는 영구 체세포 유형으로 분화함으로써(또는 다른 전구 세포주로 분화됨) 사라지는 전구 세포주를 포함하여 발달 중인 배아에는 알려지지 않은 수, 아마도 수천 개의 세포 유형이 존재한다.또는 아포토시스라고 알려진 프로그램된 세포사멸 과정을 거치면서.

각 세포 유형은 그 세포 유형에서 어떤 유전자가 특징적으로 활성화되는지에 의해 정의된다.세포의 게놈에 있는 특정 유전자는 특정 단백질의 생산을 코드화한다.즉, 그 유전자가 활성화되었을 때, 그 유전자에 의해 코드화된 단백질이 생성되어 세포 어딘가에 존재한다.특정 단백질의 생산은 단백질 합성의 중간 단계로서 특정 mRNA(메신저 RNA) 배열의 생산을 포함한다.이 mRNA는 세포의 핵에 있는 DNA에서 전사라고 불리는 복제 과정을 통해 생성됩니다.이렇게 생성된 mRNA는 핵에서 세포질로 이동하며, 그곳에서 만나 소포체의 세포질 쪽에 부착된 리보솜에 고정됩니다.mRNA 가닥이 리보솜에 부착됨으로써 mRNA 가닥에 의해 코드화된 단백질의 생산이 개시된다.따라서 세포 내 활성 유전자의 프로파일은 세포질 내 대응하는 단백질과 mRNA 가닥의 유무와 세포 외막에 존재하는 항원 단백질에 반영된다.따라서 세포를 발견, 결정 및 분류하는 것은 세포에 존재하는 특정 단백질과 RNA 분자의 유형과 양을 검출하고 측정하는 것을 포함한다.

또한, 배아 발생의 트리를 매핑하는 것은 각각의 특정, 식별 가능한 세포 유형, 트리의 특정 가지 또는 장소에 할당하는 것을 포함한다.이를 위해서는 각 셀 타입의 "고대" 즉, 개발 프로세스에서 어떤 셀 타입이 먼저인지 알아야 합니다.이 정보는 종류별, 발달 중인 배아에서 세포의 분포와 배치를 자세히 관찰하고, 배양에서 자라는 세포("체외")에서 분화 이벤트가 어떠한 이유로 발생하거나 다른 방법으로 발생하는지를 관찰함으로써 추론할 수 있다.

세포, 특히 배아 세포는 주변 환경에 있는 특정 화학 분자의 유무에 민감합니다.이것은 세포 신호 전달의 기초이며, 배아 발생 동안 세포는 신호 전달 분자를 방출하고 수신함으로써 "서로 대화"한다.이것이 배아 구조의 발달이 조직화되고 통제되는 방법이다.만약 특정 줄의 세포들이 배아에서 제거되었고 실험실의 페트리 접시에서 홀로 자라고 있고, 몇몇 세포 신호 화학 물질들이 세포를 목욕시키는 성장 배지에 넣어진다면, 이것은 세포들이 다른 "딸" 세포 유형으로 분화하도록 유도할 수 있으며, 세포들이 자연적으로 일어나는 분화 과정을 모방할 수 있습니다.도망치는 배아이러한 방법으로 분화를 인위적으로 유도하는 것은 분화를 유도함으로써 어떤 종류의 세포가 생기는지를 관찰함으로써 배아원성 나무에서 특정 세포주의 정확한 배치에 대한 단서를 얻을 수 있다.

실험실에서 배양 중인 인간 배아줄기세포는 hESC를 발달 중인 배아에 존재하는 화학물질(예를 들어 단백질 성장 및 분화인자)에 노출시킴으로써 전구세포로 분화하도록 유도할 수 있다.이렇게 생성된 전구 세포는 순수한 군체로 분리되고 배양된 후 유형 및 배아 발생 나무에서 지정된 위치에 따라 분류될 수 있다.이러한 전구세포의 정제배양은 시험관내 질병과정을 연구하기 위한 연구에 진단도구로 사용될 수 있으며, 재생의학 [2]치료에 사용하기 위해 잠재적으로 개발될 수 있다.

재생의학

배아학은 재생 의학의 발전을 뒷받침하는 핵심 과학이다.재생의학은 특별히 성장한 세포, 조직, 장기를 질병 치료제, 부상 치료제로 사용하는 것으로 포유류의 복제 [3]기술의 발달에서 비롯된다.다른 의료 및 외과적 방법은 치료제로 화학 물질(약품)을 사용하거나, 부상 또는 질병이 있는 조직의 제거(수술)를 수반하거나 삽입된 조직 또는 장기(이식 수술)를 사용할 수 있습니다.이식된 조직이나 장기를 의학에서 사용하는 것은 재생의학으로 분류되지 않는다. 왜냐하면 조직과 장기는 치료제로 사용하기 위해 특별히 재배되지 않았기 때문이다.

궁극적으로, 재생의학과 응용 배아학의 목표 중 하나는 치료하기 위해 환자로부터 채취한 세포로부터 성장한 세포, 조직, 장기를 만드는 것이다.이것은 환자로부터 제거된 성체줄기 또는 체세포를 다시 프로그래밍함으로써 달성될 것이고, 이러한 세포들이 만능 배아 상태로 [4][5][6]되돌아갈 것이다.이러한 합성 줄기세포는 배양액에서 배양되어 환자의 질병이나 부상을 치료하기 위해 표시된 적절한 세포 유형으로 분화됩니다.현재 치료법보다 더 나은 점은 동종이식 이식에 따른 면역 거부반응 제거, 필요에 따라 세포, 조직, 장기의 완전한 보완체 생성, 그리고 이식 및 회춘을 위한 젊은 세포, 조직, 장기의 생성이다.

재생의학에서 사용하는 세포, 조직 및 장기를 성장시키기 위한 기술은 배아 발생 중의 세포, 조직 및 장기의 자연스러운 발달 과정을 지침으로 하여 개발할 수 있다.따라서 완전한 태아와 태생나무에 대한 자세한 지식은 재생 의학의 잠재력을 발전시키는데 핵심이다.

배아학에는 인간 배아세포의 평가, 분류, 배양, 정제, 분화 및 조작을 위한 실용적인 방법의 개발에 배아학 데이터와 이론의 응용도 포함된다.

메모들

  1. ^ 물론 게놈은 개인마다 조금씩 다르지만, 이러한 작은 변이들은 종의 게놈에 포함되어 있다.
  2. ^ West, Michael D; Sargent, R Geoffrey; Long, Jeff; Brown, Colleen; Chu, Jing Song; Kessler, Steven; Derugin, Nikita; Sampathkumar, Janani; Burrows, Courtney; Vaziri, Homayoun; Williams, Roy; Chapman, Karen B; Larocca, David; Loring, Jeanne F; Murai, James (2008). "The ACTCellerate initiative: Large-scale combinatorial cloning of novel human embryonic stem cell derivatives". Regenerative Medicine. 3 (3): 287–308. doi:10.2217/17460751.3.3.287. PMID 18462054.
  3. ^ Wilmut, I.; Schnieke, A. E.; McWhir, J.; Kind, A. J.; Campbell, K. H. S. (1997). "Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells". Nature. 385 (6619): 810–3. Bibcode:1997Natur.385..810W. doi:10.1038/385810a0. PMID 9039911. S2CID 4260518.
  4. ^ Takahashi, Kazutoshi; Tanabe, Koji; Ohnuki, Mari; Narita, Megumi; Ichisaka, Tomoko; Tomoda, Kiichiro; Yamanaka, Shinya (2007). "Induction of Pluripotent Stem Cells from Adult Human Fibroblasts by Defined Factors". Cell. 131 (5): 861–72. doi:10.1016/j.cell.2007.11.019. hdl:2433/49782. PMID 18035408. S2CID 8531539.
  5. ^ Takahashi, Kazutoshi; Yamanaka, Shinya (2006). "Induction of Pluripotent Stem Cells from Mouse Embryonic and Adult Fibroblast Cultures by Defined Factors" (PDF). Cell. 126 (4): 663–76. doi:10.1016/j.cell.2006.07.024. PMID 16904174. S2CID 1565219.
  6. ^ Yu, J.; Vodyanik, M. A.; Smuga-Otto, K.; Antosiewicz-Bourget, J.; Frane, J. L.; Tian, S.; Nie, J.; Jonsdottir, G. A.; Ruotti, V.; Stewart, R.; Slukvin, I. I.; Thomson, J. A. (2007). "Induced Pluripotent Stem Cell Lines Derived from Human Somatic Cells". Science. 318 (5858): 1917–20. Bibcode:2007Sci...318.1917Y. doi:10.1126/science.1151526. PMID 18029452. S2CID 86129154.

레퍼런스

외부 링크