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저산소 조건에서의 세포 움직임 관찰 기술 개발

  • AD 최고관리자
  • 조회 597
  • 2014.02.24 10:12

리버풀대(University of Liverpool)의 연구자들이 저산소조건(low oxygen environment)에서 세포들이 어떠한 움직임을 보이는지를 관찰함으로써 암이나 다른 심각한 질병을 앓고 있는 환자들을 치료할 수 있는 방법을 찾고자 했다.

연구자들은 조직으로 혈액의 공급이 줄어드는 허혈(ischemia)*로 인해 발생하는 피해를 막고자, 세포를 살아 있게 유지시켜 주는 신호를 조절할 수 있는 가능성을 보여주었다. 이들은 또한 암세포를 제거하는 연구를 도울 수도 있다. 신체가 충분한 양의 산소를 공급받지 못하면 저산소증(hypoxia)이 발생하게 되고 결국 세포들은 죽게 된다. 이러한 현상이 허혈로 고생하는 환자들에 일어날 수 있으며 결국에는 괴저(gangrene)가 발생하거나 마비(paralysis) 증상이 생기게 된다. 암과 비슷한 상황을 만들어 산소 수치를 줄이는 것은 세포로 하여금 새로운 환경에 적응하게 하고 저항성을 가질 수 있도록 도와줄 수 있다.

리버풀대 통합생물학연구소(Institute of Integrative Biology)의 연구자들은 동 대학의 수학과 연구자들과의 공동 연구를 통해 세포들에 20시간 동안 1%의 산소만을 제공했으며 실시간으로 세포들의 반응을 관찰해 보았다. 그들은 다음으로 이 결과를 수학적으로 모델링해 세포들이 어떻게 행동하는지를 보여줄 수 있는 단백질들의 프로파일을 만들었다.

그 결과 저산소 상태에서 어떤 세포들은 죽고 어떤 세포들은 살아남는 이유를 발견할 수 있었으며 세포 내에서의 단백질의 양을 모델링하고 그들이 세포 상에서 유전자들의 스위칭에 어떠한 영향을 미치는지를 관찰할 수 있었다. 이를 통해 연구자들은 세포들을 살아있는 상태로 유지할 수 있는 최적의 조건을 찾아낼 수 있었다. 이에 대해 이 프로젝트를 이끈 세포 생물학자인 Violaine See 박사는 “이러한 발견들은 우리가 암을 이해하는데 중요한 단서를 제공할 수 있다. 암은 혈액 공급을 앞지르는 급속한 세포 성장으로 인해 저산소증이 발생하여 생기는 질환”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 Journal of Biological Chemistry지에 게재되었으며 Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC)에 의해 자금을 지원받았다. 이에 대한 보다 자세한 연구 결과는 [James Bagnall, Joseph Leedale, Sarah Taylor, David G. Spiller, Michael R. H. White, Kieran J. Sharkey, Rachel N. Bearon, and Violaine See "Tight control of Hypoxia Inducible Factor (HIF)-alpha transient dynamics is essential for cell survival in hypoxia." J. Biol. Chem. jbc.M113.500405. First Published on January 6, 2014, DOI: 10.1074/jbc.M113.500405]를 참고하기 바란다.

그림: 저산소 상태에서 살아있는 세포의 단백질의 양을 모니터링하고 있는 연구 결과

허혈(ischemia)*: 조직, 장기의 산소수요에 대해 그 공급원인 혈류가 절대적 또는 상대적으로 부족한 상태를 말한다. 동맥경화성 혈관협착에 의한 주요 장기의 허혈은 심근경색, 뇌경색 등 중증질환의 원인이 된다. 허혈은 호기성 대사장애, ATP 생산 저하에 따라 세포를 기능부전, 괴사에 이르게 하는 외에 심장 등에서는 허혈 해제 후의 재관류에 따른 자유라디칼이나 시토카인 등의 생리활성물질의 생산이 장기장애의 중요한 원인이 될 수 있다.


출처 : http://phys.org/news/2014-02-cell-behaviour-oxygen-conditions.html / KISTI 미리안 글로벌동향브리핑 2014-02-24

세포, 관찰
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