줄기 세포는 어떤 예비 신체 부위를 먼저 전달합니까?

1998 년 11 월 6 일, 세계는 놀라운 발견 소식을 들었습니다. 위스콘신 대학교 매디슨의 제임스 톰슨과 그의 동료들은 인간 배아에서 줄기 세포 를 생성했습니다 . 다른 유형의 줄기 세포와 달리, 이들은 '다 능성'인데, 이는 올바른 신호가 주어지면 모든 유형의 신체 조직을 생성 할 가능성이 있음을 의미합니다.

이 소식과 배아 줄기 (ES) 세포가 의학에 혁명을 일으킬 수 있다고 주장하는 많은 주장들에 대해서는 청색에서 나온 것처럼 보였다. 그러나 이미 줄기 세포 공간에서 일하고있는 사람들에게는 줄기 세포 과학의 잠재력을 탐구하는 데있어 중요한 다음 단계였습니다.

1998 년에 저는 Monash University에서 줄기 세포 연구 노력의 일환으로 예리한 박사 학위 학생이었습니다. 마우스의 피부 세포에서 만능 줄기 세포를 만들려고했습니다. 아이디어는 먼저 피부 세포에서 마우스 배아를 복제하고 ES 세포를 수확하는 것이 었습니다. 옆집 실험실에서 Ben Reubinoff는 수년간 Alan Trounson과 Martin Pera와 함께 기증 된 인간 배아에서 배아 줄기 세포를 효과적으로 만들어 위스콘신의 동료들과 병행 할 수 있는지 알아 냈습니다.

우리가 언젠가이 세포들을 어떻게 '바꾸기'신체 조직을 만들어 '환자'로 만들 수 있고 많은 환자들의 고통을 완화시킬 수 있을지에 대해 많은 흥분이있었습니다. 우리 모두는 이것이 많은 노력과 시간을 투자해야한다는 것을 인식했지만.

실험실 밖에서 내가 줄기 세포 연구에서 일했다고 언급했을 때, 나는 엄청난 호기심을 느꼈습니다. 그러나 사람들은 또한 왜 우리 기관에서 발견되는 성체 줄기 세포를 사용할 수 없는지 궁금했습니다. 내가 말한 많은 사람들은 이미 골수 또는 제대혈을 사용하여 줄기 세포 이식을 도와 준 사람을 알고있었습니다. 왜 인간 배아와 ES 세포를 사용해야합니까?

그 이유는 성체 줄기 세포가 '다 능성'이 아니기 때문에 어떤 유형의 조직도 생성 할 수 없기 때문입니다. 예를 들어, 골수 줄기 세포는 면역계를 재생할 수 있지만 췌장이나 뇌 조직을 재생할 수는 없습니다. 만능 세포의 유일한 원천은 잉여 인간 배아였다 – 원래 IVF 클리닉에서 만들어지고 연구에 기증되었다.

2007 년에 일본 과학자들은 배아를 사용해야한다는 측면 에서 획기적인 발견을 했습니다. 그들은 평범한 인간 피부 세포를 조작하여 만능을 만들 수있었습니다 (제 박사 과정에서 마우스 피부 세포를 사용한 시도보다 훨씬 더 우아하고 효과적인 접근 방식). 더빙 유도 된 다 능성 줄기 세포 또는 iPSC, 이들 세포는 ES 세포와 동일한 바람직한 특징을 공유한다. 그들은 실험실에서 자라고 동축되어 특정 유형의 신체 세포를 형성 할 수 있습니다.

그러나 만능 줄기 세포의 두 가지 원인 모두 발달 운명을 완전히 지시하지 않으면 종양을 형성 할 위험이 있습니다. 모든 임상 적용은 대체 세포를 만드는 데 사용되는 실험실 레시피의 일부로 줄기 세포를 세 심하게 제거해야합니다. 나에게 중요한 과제는 줄기 세포의 잠재력을 활용하여 안전하고 효과적인 치료법을 개발하는 방법입니다.

요즘 호주 줄기 세포 과학자들의 컨소시엄 인 Stem Cells Australia 의 홍보 및 정책 프로그램 책임자로서 저는 대중과 대화하는 데 많은 시간을 보냅니다. 어느 정도까지 나는 '레이스 콜러'가되었습니다. – 어떤 새로운 치료법이 트랙을 따라 질주 할 것인지 예측하도록 자주 요청했습니다. 때때로 나는 전혀 궤도에 있지 않은 줄기 세포 '치료'에 대한 의견을 제시하라는 요청을 받았습니다. 확실한 것으로 판촉되어 현재 가격으로 제공되는 이러한 개입에는 효과가 있거나 안전하다는 믿을만한 증거가 없습니다. 공급자는 희망을 효과적으로 파악하고 있으므로 신중하게 검토해야합니다.

다행스럽게도 임상 시험에서 선의의 경쟁자가 많으며 책임감있게 현장을 발전시키기 위해 노력하고 있습니다. 쌍안경이 제자리에 고정되면 트랙 아래로 내려 오는 내용을 읽습니다.

시력 감퇴

클리닉에 대한 책임을 맡는 것은 연령 관련 시력 상실의 가장 흔한 원인 인 황반 변성에 대한 가능한 치료법입니다. 호주에서는 50 세 이상 7 명 중 1 명이이 질병에 대한 증거를 가지고 있습니다. 이 상태에서 눈 뒤쪽의 세포 (황반)의 손상은 중심 시력과 얼굴을 읽고, 운전하고 인식하는 능력에 영향을 미칩니다. 황반의 실제 '보고'세포는 손상되지 않았지만 어두운 색소 세포의 작은 기본 패치가 손상되어 시력이 손실됩니다. 망막 색소 상피 세포 또는 RPE 세포로 알려진, 그들은 피트 스탑 팀처럼 행동하여 망막의 고 활성 세포에 대한 폐기물을 공급하고 제거합니다.

필요한 RPE 세포의 수는 매우 작고 다 능성 줄기 세포가이 정확한 조직으로 쉽게 발달하기 때문에 (접시에서 어두운 색소 세포의 패치를 쉽게 발견 할 수 있음) 황반 변성은 오랫동안 선호되어 왔습니다. 결함이있는 RPE 세포를 실험실에서 사람 배아 줄기 세포 또는 유도 만능 줄기 세포로 만든 세포로 교체하는 것이 도움이 될 수 있는지 여부를 결정하기 위해 현재 미국, 영국 및 일본에서 임상 시험이 진행되고 있습니다.

이 초기 단계에서는 안전이 주요 관심사입니다. 세포를 전달하는 외과 기술은 망막을 분리하여 시력 손실을 유발할 위험이 있습니다. 2018 년 5 월, 런던 시력 실명 치료를위한 런던 프로젝트 는 황반 변성을 가진 두 환자, 특히 망막 아래의 광범위한 혈관 성장으로 인한 습윤 형태가 시력 개선에 참여한 후 시력이 개선 되었다고 발표 했습니다. 임상 시험.

당뇨병

클리닉과의 경쟁에서 또 다른 초기 참가자는 1 형 당뇨병입니다. 면역 체계는 췌장의 베타 세포를 찾아 파괴합니다. 이 놀라운 세포는 혈당 상승을 감지하고 포도당 수치를 정상으로 낮추는 데 필요한 정확한 양의 인슐린을 방출 할 수 있습니다. 어린 시절에 종종 발생하는 세포가 파괴되면 더 이상 혈당 수치를 조절할 수 없습니다.

120,000 명 이상의 호주인이 정기적 인 인슐린 주사로 질병을 관리합니다. 그러나 베타 세포처럼 혈당 수치를 정확하게 조절할 수는 없습니다. 고혈당 수치는 심장, 눈 및 신장의 혈관을 손상시킬 수있는 반면, 낮은 수치는 치명적일 수 있습니다. 일부 환자는 시체에서 베타 세포를 함유 한 조직 또는 전체 췌장 이식을받을만큼 운이 좋았습니다. 그러나 두 가지 문제가 있습니다. 첫째, 이식 기증자는 공급이 부족합니다. 둘째, 기증 된 조직은 원래의 운명을 겪을 것입니다 : 면역계에 의한 공격.

다 능성 줄기 세포를 입력하십시오. 공급은 더 이상 문제가되지 않습니다. 20 년의 노력 끝에 이제 과학자들은 실험실에서 대량의 완전한 기능을 갖춘 베타 세포를 만들 수있게되었습니다. 그리고 면역 체계를 막는 한 몇몇 신생 기업은 '티백'접근 방식을 고안했습니다. 그들은 다공성 캡슐에 베타 세포를 넣습니다. 차잎과 마찬가지로 베타 세포는 그물에 갇혀 있지만 인슐린과 혈액 매개 포도당 및 기타 영양소를 포함한 용해성 요소가 그물을 통해 쉽게 출입 할 수 있습니다. 결정적으로 그물은 면역 세포가 베타 세포로 들어가는 것을 막습니다.

캘리포니아 회사 인 Viacyte는 신용 카드의 크기와 모양에 대해 '티백'을 시험하고 있습니다. 외과 용 폴리머로 제작 된이 캡슐은 미성숙 베타 세포 (체내에서 성숙하면 더 견고 함)를 감싸고 환자의 피부 바로 아래에 삽입됩니다.

지금까지 가장 중요한 과제는 이식 된 세포의 수가 증가하고 생존 할 수 있도록 주변 혈관과 친밀한 접촉을 제공하는 것입니다. 올해 6 월, 회사 는 미국 당뇨병 협회 회의에서 결과 를 발표했습니다 . 전반적으로 그들은 낮은 생존율이 있다고 말했지만 세포가 생존했을 때 인슐린을 생산했습니다.

이 회사는 현재 환자의 혈관이 캡슐 벽을 통해 성장할 수있는 두 번째 장치를 평가하고 있습니다.

파킨슨 병

클리닉과의 경쟁에서 강한 체재는 파킨슨 병 (PD)입니다. 주로 노화의 질병으로 60 세 이상의 사람들 중 약 1 %가 고통받습니다.

이 질환은 신경 전달 물질 도파민을 방출하는 뇌 뉴런의 사망으로 발생합니다. 도파민은 지휘자와 마찬가지로 뇌의 여러 부분이 동시에 움직여 일상적인 동작을 수행하도록합니다. 도파민이 없으면 환자는 걷기를 통제하는 데 어려움을 겪고 손과 신체의 다른 부분에서 떨림을 경험합니다. 결함이있는 도파민 생성 뉴런을 건강한 뉴런으로 대체하면 PD와 싸우는 방법을 제공 할 수 있습니까?

20여 년 전에 전 세계의 몇몇 다른 연구 그룹이 시도했습니다. 그들은 인간 태아 조직을 사용하여 도파민을 생성하는 세포를 해부하고 환자의 뇌, 특히 '스트 리아 텀 (striatum)'이라고 불리는 영역에이를 외과 적으로 이식했습니다.

일부 환자는 호전되었지만 다른 환자는 특히 부작용으로 알려진 제어 할 수없는 육포 운동이 심각한 부작용을보고했습니다. 올바른 유형의 세포가 뇌의 올바른 부분으로 옮겨 졌는지에 대한 질문이 있었고 추가 실험이 보류되었습니다. 핵심 질문은 다 능성 줄기 세포가보다 정확하고 신뢰할 수있는 도파민 생성 세포 공급원을 제공 할 수 있는지에 관한 것이었다.

2018 년으로 넘어 가면 여러 그룹이 일련의 임상 시험에서 PD에 대한 새로운 유형의 대체 세포를 테스트하는 과정에 있습니다. 수년간의 연구에 따르면 ES 세포와 iPS 세포는 올바른 유형의 뉴런으로 발전 할 수 있으며 충분히 많은 수의 세포가 생성 될 수 있습니다.

동물에서 시험했을 때, 도파민 생성 세포는 운동 장애를 교정하고 종양을 형성하지 않았다.

이번에는 사일로에서 일하는 대신 일본, 스웨덴, 영국 및 미국의 다른 연구원 그룹이 G-Force PD 라는 연합에서 서로 뭉쳤습니다 . 각 그룹은 임상 시험에 약간 다른 접근법을 사용하고 있지만 결과와 전문 지식을 공유함으로써 PD에 대한 세포 기반 치료법을 현실에 더 가깝게 만들기를 희망합니다.

피부, 줄기 세포 및 나비 어린이

피부 줄기 세포는 심각한 화상을 치료하기 위해 피부 이식편을 성장시키는 데 오랫동안 고형화되어왔다. 그러나 2017 년 11 월, 7 세 난민 시리아 소년이 유전자 피부 상태로 인한 사망 직전의 유전자 치료법에 의해 수정 된 피부 줄기 세포 이식으로 구해 졌다는 보도로 헤드 라인이 뜨거워졌습니다.

현재 독일에서 가족과 함께 살고있는 Hassan은 심한 형태의 Epidermolysis Bullosa (EB)로 고통 받고 있습니다. 그것은“당신이 들어 본 적이없는 최악의 질병”이라고 불립니다. 전 세계 약 50 만 명의 사람들에게 영향을 미치며 18 개의 다른 유전자에 대한 돌연변이로 인해 발생할 수 있습니다. 각각의 경우에, 돌연변이는 피부의 상층 인 표피가 기저 진피에 고정되는 것을 방해한다. 그 결과 나비 날개처럼 쉽게 찢어지는 피부가 만들어집니다. 유일한 치료법은 고통스러운 붕대와 재 붕대입니다.

Hassan의 피부는 태어날 때부터 물집이 생기기 시작했지만 7 살 때 박테리아 감염으로 피부 커버의 80 %를 빼앗 았습니다. 그의 생명을 구하기위한 마지막 도랑 노력으로, 독일의 의사들은 이탈리아 모데나 대학과 레지오 에밀리아의 베테랑 줄기 세포 연구원 미켈레 루카에게 연락했다. 2006 년, De Luca는 Hassan이 겪었던 것과 같은 형태의 EB로 고통받는 여성의 다리 상처를 치료하기 위해 유전자 요법으로 교정 된 피부 이식편을 사용했습니다. LAMB3이라는 유전자에 돌연변이가 일어났다.

De Luca의 팀 은 작은 피부 패치를 받았습니다하산 사타구니에서 줄기 세포를 포함합니다. 그들은 또한 LAMB3 유전자의 사본을 양성 바이러스에 접합시켰다. 그런 다음 그들은 LAMB3 유전자를 DNA로 옮긴 바이러스로 피부 세포를 감염 시켰습니다. 유 전적으로 교정 된 피부는 시트로 자라서 하산의 몸에 접목되었습니다. 첫 이식 5 개월 후, 하산은 퇴원했다. 한 달 후 그는 학교에 돌아와 축구를했습니다. 유 전적으로 수정 된 줄기 세포 덕분에 그의 이식 된 피부는 더 이상 물집이나 파쇄되지 않습니다. Dystrophic Epidermolysis Bullosa Research Association of America의 상무 이사는 Hassan의 치료를“EB 세계로의 바다 변화”라고 불렀습니다. 미국의 스탠포드 의과 대학의 피터 마린 코 비치 (Peter Marinkovich)와 장 탕 (Jean Tang)은 드 루카 (De Luca) 그룹과는 다른 유형의 EB에 대해 유전자 교정 된 피부 이식편을 시험하고있다.

척수 손상

줄기 세포 경주가 시작될 때 선두 주자 중 하나가 척수 부상이었습니다. 배우 슈퍼맨, 일명 슈퍼맨을 기억하십니까? 말 사고로 인해 사지 마비가 된 뒤 연구원들은 인간 배아 줄기 세포를 사용하여 매년 약 18 만 건의 새로운 척수 손상을 치료하는 척수 손상을 치료할 수 있도록 지칠 줄 모르는 캠페인을 벌였다. 아마도 2010 년 그의 노력 덕분에 세계는 인간 ES 세포로 만들어진 세포를 사용한 최초의 임상 시험 을 보았습니다 .

캘리포니아의 생명 공학 회사 게론 (Geron)이 수행 한 연구자들은 ES 세포가 '올리고 엔드로 사이트'의 전구체로 발전하도록 지시했다. 이 문어와 같은 세포는 척수의 뉴런 주위에 팔을 감아 전기 절연 및 육성 인자를 제공합니다. 척수 손상으로 이러한 중요한지지 세포가 손실 될 수 있습니다. 4 명의 환자에게 손상 직후 줄기 세포 유래 oligodendrocyte 전구체가 주사되었다.

논쟁의 여지없이 Geron은 2011 년에 사업을 다시 집중시키기 위해 연구를 중단했습니다. Asterias Biotherapeutics가 배턴을 집어 들었고 지난 7 월 회사 보도 자료에서 부상 후 3-6 주 후에 모두 oligodendrocyte 전구체를 주사 한 25 명의 추가 환자에 대한 초기 임상 시험 결과 를 보고 했습니다. 그들은 심각한 부작용을보고하지 않았으며 4 명의 환자가 독립적 인 삶을 영위 할 수있는 능력을 향상시킬 수있는 운동 기능을 회복했다고보고했다. 그러나 진행 상태를 평가하려면 동료가 게시 된 결과를 검토하기를 기다려야합니다.

ES 세포로 만든 oligodendrocytes를 대체하는 것 외에도 다른 임상 시험은 기증 된 태아 조직에서 얻은 뉴런에서 코 뒤에서 얻은 환자 자신의 세포를 사용하는 것에 이르기까지 다양한 유형의 세포를 테스트하고 있습니다. 후각 뉴런. 일부 유형의 이식 된 세포는 구급대 원으로 활동하여 손상된 운동 뉴런을 회복시키는 데 도움을 줄 수 있습니다. 다른 것은 척수 뉴런을 직접 대체하도록 설계되었습니다.

어떤 방법으로 장기적인 개선이 이루어질 지 말하기에는 아직 이르다. 척수 손상이있는 많은 사람들이 방광이나 장 조절과 같은 작은 개선에도 열심을 가지고 있지만 환자는 잘 수행 된 임상 시험 이외의 시장 실험 절차를 시도하는 데주의를 기울여야합니다. 냉담한 예에서, 후각 세포를 사용하여 치료를 구한 한 젊은 여성이 척추에 크고 고통스러운 점액 분비 종양이 생겼고 마비가 개선되지 않았습니다. 불행히도, 특히 척수 손상에 대해 많은 줄기 세포 '치료'가 온라인으로 촉진되어 신뢰성이 떨어집니다.

의료 전문가의 조언을 구하는 것이 더 자세한 정보를 얻는 가장 좋은 방법입니다. 임상 시험이나 청구 된 치료에 대해 모른다면 아마도 신기루 일 것입니다.

신장병

줄기 세포 연구는 수년 동안 긴 샷으로 표시되어 신장 질환에 대한 배당금을 지불하기 시작했습니다. 이식을 제공 할 준비가되지 않았지만 이미 새로운 치료법을 찾는 데 도움을주고 있습니다.

신장은 신체의 중요한 정화 및 균형 시스템입니다. 그들은 혈액에서 소변으로 폐기물과 독소를 걸러 내고 몸의 물 균형을 유지하며 혈압과 적혈구 생성에 호르몬을 중요하게 만듭니다.

호주인 10 명 중 1 명에게 영향을 미치는 신장 질환은 네프론이라고하는 여과 장치를 손상시킵니다. 주요 원인은 당뇨병과 고혈압입니다. 일단 사라지면 네프론을 재생할 수 없습니다. 그러나 기증 된 신장을 기다리는 데는 몇 년이 걸릴 수 있습니다. 현재 약 1,000 명의 호주인이 이식 대기자 명단에 있습니다. 이 건강 위기는 연구자들이 다 능성 줄기 세포로부터 신장 조직을 재생산하려는 시도를하게 만들었습니다.

멜버른의 머독 어린이 연구소 (Murdoch Children 's Research Institute)에있는 Melissa Little 그룹은이 연구를 개척했습니다. 2015 년, 그들은 성공적으로 성장 작은 신장 같은 구조 의 표지에 전시 된 자연 "접시에 신장": 제목과 함께합니다. 미니 신장에는 성숙한 신장의 많은 작용 부위가 있지만 이식하기 전에 먼 길을 가야합니다. 예를 들어 혈액을 가져오고 폐기물을 제거하는 배관 공사는 아직 작동하지 않습니다. 또한 손가락 끝보다 작고 작습니다.

그럼에도 불구하고,이 미니 신장은 이미 신장이 어떻게 발달하고 신장 질환에서 무엇이 잘못되는지, 특히 유전 형태에 대한 우리의 이해에 차이를 만들고 있습니다. 예를 들어, 연구자들은 최근 말기 신장 질환을 일으킬 수있는 드문 유전자 상태로 고통받는 어린이로부터 미니 신장을 만들 수있었습니다. 그들은 먼저 어린이의 피부에서 iPS 세포를 생성하여 그것을했습니다. 실험실에서 그들은 어린이 세포의 구조적 이상을 관찰 할 수 있었고 유전자 돌연변이가 교정 될 때 구조적 결함이 교정되었음을 보여 주었다. 이것은 이전에 우리가 이러한 상태가 어떻게 진행되는지에 대해 거의 알지 못하는 유전 적 신장 질환에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.