한센병과 줄기세포

한센병균(mycobacterium leprae)이 성체세포를 줄기세포 유사상태(stem-cell-like state)로 전환시킨 다음, 상이한 유형의 세포로 성숙시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다.

이는 '한센병이 인체 내에서 퍼져나가는 방법'을 연구하던 중에 우연히 밝혀진 것으로, 그 메커니즘은 불분명하지만 새로운 줄기세포 요법을 개발하는데 도움이 될 것으로 보인다.

전세계적으로 20여 만 명의 사람들이 매년 한센병으로 진단받고 있다. 그러나 수천 년의 역사에도 불구하고, 한센병은 여전히 미스터리에 휩싸여 있다. 과학자들은 물론 그것이 m. leprae에 의해 발병하며, 흉한 병변(deforming lesions)과 손발의 감각상실을 초래한다는 사실을 잘 알고 있다. 그러나 한센병이 전신으로 퍼지는 과정과 신경을 광범위하게 손상시키는 이유에 대해서는 밝혀진 것이 없다. 이는 부분적으로 m. leprae를 실험실에서 배양하기가 어렵다는 점에 기인한다. 그러다 보니 과학자들은 한센병 환자, 아르마딜로(armadillos), 유전자변형 마우스를 대상으로 하여 한센병을 연구할 수밖에 없었다.

이러한 난맥상을 타개하기 위해, 영국 에든버러 대학의 연구진은 m. leprae를 다른 측면에서 접근하기로 결정했다. 연구진은 m. leprae가 슈반세포(schwann cells)를 선호한다는 점에 주목했다. 즉, m. leprae의 첫 번째 표적은 슈반세포로 알려져 있다. 슈반세포는 말초신경계의 일부로, 전선의 피복처럼 신경을 둘러싸 전기신호의 누출을 차단하는 절연체로 기능한다. 연구진은 마우스의 슈반세포를 분리하여 m. leprae에 감염시켰다. 그러자 슈반세포는 줄기세포 유사상태로 전환되어, 성숙한 슈반세포에서 발현되는 유전자가 불활성화되고 줄기세포에서 발현되는 유전자가 활성화되었다.

슈반세포의 역분화로 탄생한 줄기세포는 인체의 다른 곳으로 이동하기 시작했고, m. leprae는 줄기세포에 무임승차하는 것으로 나타났다. m. leprae에 감염된 줄기세포는 다른 조직(예: 골격근)에 도달하자, 그 조직의 세포와 통합되면서 m. leprae를 감염시켰다. 감염된 줄기세포는 케모카인(chemokines)을 분비함으로써 면역세포를 끌어들였는데, m. leprae는 케모카인에 이끌려 몰려든 면역세포에도 무임승차하는 것으로 나타났다(첨부그림 참조).

연구진은 m. leprae가 슈반세포의 가소성(plasticity)을 일깨운다는 결론을 내렸다. 가소성이란 세포가 미성숙 상태로 되돌아가 다른 유형의 세포로 전환되는 능력을 말하는데, 건강한 슈반세포는 신경이 손상된 후 손상된 신경을 복구·재생할 때 가소성을 발휘하는 것으로 알려져 있었지만, 세균에 의해 가소성이 촉발된 사례가 발견된 것은 이번이 처음이다. "이것은 매우 정교한 메커니즘이다. m. leprae는 슈반세포의 기계적 상호작용을 우리보다 더 잘 알고 있는 것 같다"고 이번 연구를 주도한 에든버러 대학의 아누라 람부카나 박사(재생생물학)는 말했다.

연구진은 이번 연구에서 슈반세포의 역분화를 촉발하는 요인이 무엇인지를 구체적으로 밝혀내지는 못했지만, 다른 감염성 질환에도 이와 유사한 메커니즘이 존재할 것이라고 믿고 있다. "세포의 가소성은 - 암이나 대사질환에서 나타나는 다른 세포 역분화 사건들(cellular reprogramming events)과 마찬가지로 - 질병의 발병과정에 깔려 있는 메커니즘을 대표한다"고 글래드스톤 심혈관질환연구소의 솅딩 박사(줄기세포 생물학)는 말했다.

이번 연구결과가 발표되기 전까지만 해도, 과학자들은 m. leprae가 전신에 퍼져나가는 과정을 알지 못하고 있었다. m. leprae가 슈반세포를 역분화시키는 메커니즘을 정확히 이해하면 한센병의 조기진단 및 치료방법을 개선하는데 도움이 될 것으로 보인다. 이번 연구는 한센병이 전신으로 퍼져나가기 전에 이를 차단하는 방법의 실마리를 제공할 것으로 보인다. 한편 m. leprae는 향후 실험실에서 성체세포를 줄기세포로 전환시키는 데도 활용될 수 있을 것으로 생각된다. 그렇게 되면 당뇨병이나 알츠하이머병과 같은 질환에 대한 재생의학 치료법을 개발하는 데도 일조(一助)할 것으로 전망된다.

원문정보: masaki, t. et al., "reprogramming adult schwann cells to stem cell-like cells by leprosy bacilli promotes dissemination of infection", cell 152, 51?67 (2013).
출처: http://www.nature.com/news/leprosy-bug-turns-adult-cells-into-stem-cells-1.12239

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정리하면

나균인 m. leprae는 말초신경계에서 신경세포중에 전선의 피복처럼 신경을 둘러싸 전기신호의 누출을 차단하는 절연체로 기능하는 슈반세포(schwann cells)를 첫 번째 표적으로 삼아 이 세포를 줄기세포 유사상태로 전환시키고 역분화로 탄생한 줄기세포는 인체의 다른 곳으로 이동하기 시작하는데 m. leprae는 줄기세포에 무임승차한다.

m. leprae에 감염된 줄기세포는 다른 조직(예: 골격근)에 도달하자, 그 조직의 세포와 통합되면서 m. leprae를 감염시켰다.

감염된 줄기세포는 케모카인(chemokines)을 분비함으로써 면역세포를 끌어들였는데, m. leprae는 케모카인에 이끌려 몰려든 면역세포에도 무임승차하는 것으로 나타났다.

건강한 슈반세포는 신경이 손상된 후 손상된 신경을 복구·재생할 때 가소성(plasticity)을 발휘하는 데 세균은 이 메카니즘을 역이용한다

"이것은 매우 정교한 메커니즘이다. m. leprae는 슈반세포의 기계적 상호작용을 우리보다 더 잘 알고 있는 것 같다"

- 가소성이란 세포가 미성숙 상태로 되돌아가 다른 유형의 세포로 전환되는 능력.

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성체세포를 줄기세포로 전환시키는 한센병균
https:/www.ibric.org/myboard/read.php?board=news&id=220028
의학약학 kisti (2013-01-23)

한센병균(mycobacterium leprae)이 성체세포를 줄기세포 유사상태(stem-cell-like state)로 전환시킨 다음, 상이한 유형의 세포로 성숙시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이는 '한센병이 인체 내에서 퍼져나가는 방법'을 연구하던 중에 우연히 밝혀진 것으로, 그 메커니즘은 불분명하지만 새로운 줄기세포 요법을 개발하는데 도움이 될 것으로 보인다.

전세계적으로 20여 만 명의 사람들이 매년 한센병으로 진단받고 있다. 그러나 수천 년의 역사에도 불구하고, 한센병은 여전히 미스터리에 휩싸여 있다. 과학자들은 물론 그것이 m. leprae에 의해 발병하며, 흉한 병변(deforming lesions)과 손발의 감각상실을 초래한다는 사실을 잘 알고 있다. 그러나 한센병이 전신으로 퍼지는 과정과 신경을 광범위하게 손상시키는 이유에 대해서는 밝혀진 것이 없다. 이는 부분적으로 m. leprae를 실험실에서 배양하기가 어렵다는 점에 기인한다. 그러다 보니 과학자들은 한센병 환자, 아르마딜로(armadillos), 유전자변형 마우스를 대상으로 하여 한센병을 연구할 수밖에 없었다.

이러한 난맥상을 타개하기 위해, 영국 에든버러 대학의 연구진은 m. leprae를 다른 측면에서 접근하기로 결정했다. 연구진은 m. leprae가 슈반세포(schwann cells)를 선호한다는 점에 주목했다. 즉, m. leprae의 첫 번째 표적은 슈반세포로 알려져 있다. 슈반세포는 말초신경계의 일부로, 전선의 피복처럼 신경을 둘러싸 전기신호의 누출을 차단하는 절연체로 기능한다. 연구진은 마우스의 슈반세포를 분리하여 m. leprae에 감염시켰다. 그러자 슈반세포는 줄기세포 유사상태로 전환되어, 성숙한 슈반세포에서 발현되는 유전자가 불활성화되고 줄기세포에서 발현되는 유전자가 활성화되었다.

슈반세포의 역분화로 탄생한 줄기세포는 인체의 다른 곳으로 이동하기 시작했고, m. leprae는 줄기세포에 무임승차하는 것으로 나타났다. m. leprae에 감염된 줄기세포는 다른 조직(예: 골격근)에 도달하자, 그 조직의 세포와 통합되면서 m. leprae를 감염시켰다. 감염된 줄기세포는 케모카인(chemokines)을 분비함으로써 면역세포를 끌어들였는데, m. leprae는 케모카인에 이끌려 몰려든 면역세포에도 무임승차하는 것으로 나타났다(첨부그림 참조).

연구진은 m. leprae가 슈반세포의 가소성(plasticity)을 일깨운다는 결론을 내렸다. 가소성이란 세포가 미성숙 상태로 되돌아가 다른 유형의 세포로 전환되는 능력을 말하는데, 건강한 슈반세포는 신경이 손상된 후 손상된 신경을 복구·재생할 때 가소성을 발휘하는 것으로 알려져 있었지만, 세균에 의해 가소성이 촉발된 사례가 발견된 것은 이번이 처음이다. "이것은 매우 정교한 메커니즘이다. m. leprae는 슈반세포의 기계적 상호작용을 우리보다 더 잘 알고 있는 것 같다"고 이번 연구를 주도한 에든버러 대학의 아누라 람부카나 박사(재생생물학)는 말했다.

연구진은 이번 연구에서 슈반세포의 역분화를 촉발하는 요인이 무엇인지를 구체적으로 밝혀내지는 못했지만, 다른 감염성 질환에도 이와 유사한 메커니즘이 존재할 것이라고 믿고 있다. "세포의 가소성은 - 암이나 대사질환에서 나타나는 다른 세포 역분화 사건들(cellular reprogramming events)과 마찬가지로 - 질병의 발병과정에 깔려 있는 메커니즘을 대표한다"고 글래드스톤 심혈관질환연구소의 솅딩 박사(줄기세포 생물학)는 말했다.

이번 연구결과가 발표되기 전까지만 해도, 과학자들은 m. leprae가 전신에 퍼져나가는 과정을 알지 못하고 있었다. m. leprae가 슈반세포를 역분화시키는 메커니즘을 정확히 이해하면 한센병의 조기진단 및 치료방법을 개선하는데 도움이 될 것으로 보인다. 이번 연구는 한센병이 전신으로 퍼져나가기 전에 이를 차단하는 방법의 실마리를 제공할 것으로 보인다. 한편 m. leprae는 향후 실험실에서 성체세포를 줄기세포로 전환시키는 데도 활용될 수 있을 것으로 생각된다. 그렇게 되면 당뇨병이나 알츠하이머병과 같은 질환에 대한 재생의학 치료법을 개발하는 데도 일조(一助)할 것으로 전망된다.

원문정보: masaki, t. et al., "reprogramming adult schwann cells to stem cell-like cells by leprosy bacilli promotes dissemination of infection", cell 152, 51?67 (2013).
출처: http://www.nature.com/news/leprosy-bug-turns-adult-cells-into-stem-cells-1.12239

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우연히 발견된 한센병균의 미스터리 (성체세포를 줄기세포 유사상태로 전환)
https://www.sciencetimes.co.kr/news/%ec%9a%b0%ec%97%b0%ed%9e%88-%eb%b0%9c%ea%b2%ac%eb%90%9c-%ed%95%9c%ec%84%bc%eb%b3%91%ea%b7%a0%ec%9d%98-%eb%af%b8%ec%8a%a4%ed%84%b0%eb%a6%ac/

2013.01.25 09:58 이성규 객원편집위원

한센병균이 줄기세포 유전자 활성화시켜

이런 난점을 극복하기 위해 영국 에든버러 대학의 연구진은 한센병균이 슈반세포(schwann cells)를 선호한다는 점에 착안, 마우스의 슈반세포를 분리해 한센병균에 감염시키는 실험을 했다. 그러자 슈반세포가 줄기세포 유사상태로 전환되어, 성숙한 슈반세포에서 발현되는 유전자가 불활성화되고 줄기세포에서 발현되는 유전자가 활성화된 것.

슈반세포란 말초신경계의 일부로서, 전선의 피복처럼 신경을 둘러싸 전기신호의 누출을 차단하는 세포이다.

이처럼 슈반세포의 역분화로 탄생한 줄기세포는 인체의 다른 곳으로 이동하기 시작했고, 거기에 한센병균이 무임승차해 줄기세포가 다른 세포와 통합될 때 한센병균을 감염시키는 것으로 나타났다고 한다.

이에 따라 연구진은 한센병균이 슈반세포의 가소성을 일깨운다는 결론을 내렸다. 가소성이란 세포가 미성숙 상태로 되돌아가 다른 유형의 세포로 전환되는 능력을 일컫는다. 건강한 슈반세포의 경우 신경이 손상된 후 손상된 신경을 복구․재생할 때 가소성을 발휘하는 것으로 알려져 있었지만, 세균에 의해 가소성이 촉발된 사례가 발견된 것은 이번이 처음이다.

연구진은 아직까지 한센병균이 슈반세포를 역분화시키는 메커니즘을 알아내지 못했지만, 앞으로 그 기작이 밝혀질 경우 한센병균이 전신으로 퍼져나가기 전에 이를 차단하는 등 한센병의 조기진단 및 치료법 개선에도 도움이 될 것으로 보여진다.

또한 연구진은 한센병균이 앞으로 실험실에서 성체세포를 줄기세포로 전환시키는 데도 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이 같은 우연한 발견이 잊혀져가는 질병의 연구에 매달린 연구진에 내린 하늘의 보답이라면 너무 지나친 비약일까.