[학계주요topic] 해외연구동향 2020년 6월
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- Hair-bearing human skin generated entirely from pluripotent stem cells
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Jiyoon Lee, Cyrus C. Rabbani, Hongyu Gao, Matthew R. Steinhart, Benjamin M. Woodruff, Zachary E. Pflum, Alexander Kim, Stefan Heller, Yunlong Liu, Taha Z. Shipchandler & Karl R. KoehlerNature 2020 Jun https://doi.org/10.1038/s41586-020-2352-3
- 피부는 모공이나 땀샘같은 다양한 부속기관이 존재하는 기관으로, In vitro 모델에서 이러한 피부의 복잡한 구조를 재현하는 것은 어려웠음. 본 연구에선 보다 인간 피부에 가까운 피부 모델을 개발하기 위해 pluripotent stem cell을 이용하여 인간 피부 오가노이드 모델을 만드는 방법을 정립하였음. 이 연구에서 pluripotent stem cell에서 발생시킨 피부 오가노이드는 표피, 진피, 모공, 피지선을 관찰할 수 있으며, single-cell RNA sequencing을 이용하여 새로 개발된 피부 오가노이드와 인간 피부 조직이 동등함을 보였음. 해당 연구는 다양한 피부병 모델에 적용될 수 있을 것으로 기대되며, 피부 질환의 기전연구 및 치료제 발굴에 크게 활용될 수 있을 것으로 기대됨.
- Rapid Crypt Cell Remodeling Regenerates the Intestinal Stem Cell Niche After Notch Inhibition
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Natacha Bohin, Theresa M Keeley, Alexis J Carulli, Emily M Walker, Elizabeth A Carlson, Jie Gao, Iannis Aifantis, Christian W Siebel, Michael W Rajala, Martin G Myers Jr, Jennifer C Jones, Constance D Brindley, Peter J Dempsey, Linda C SamuelsonStem Cell Reports 2020 May https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2020.05.010
- 장은 인체 중에서 가장 재생이 빠른 조직으로, intestinal stem cell은 빠르게 분열하여 다양한 타입의 progenitor cell을 만들어 내어 조직의 항상성을 유지한다. 하지만 항상성을 유지하고 있을 때 장에서 stem cell niche의 경우 잘 알려져 있으나, 장 조직이 상처를 입은 후 stem cell niche에 대한 연구는 부족하였다. 본 연구는 short-term niche inhibition을 이용한 모델을 이용하여 장내 줄기세포의 반응과 장 조직의 리모델링을 확인하였다. 본 연구는 stem cell niche와 줄기세포가 어ᄄᅠᇂ게 장 조직 재생에 관여하는지 원리를 제시하였다.
- S100A6 Is a Critical Regulator of Hematopoietic Stem Cells
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Tan Hooi Min Grahn, Abhishek Niroula, Ákos Végvári, Leal Oburoglu, Maroulio Pertesi, Sarah Warsi, Fatemeh Safi, Natsumi Miharada, Sandra C Garcia, Kavitha Siva, Yang Liu, Emma Rörby, Björn Nilsson, Roman A Zubarev, Stefan KarlssonLeukemia. 2020 Jun https://doi.org/10.1038/s41375-020-0901-2
- 일반적으로 hematopoietic stem cell은 self-renewal, differenciation, migration, apoptosis의 cell fate를 가진다고 알려져 있다. hematopoietic stem cell은 조직이 손상되었을 때 빠르게 회복시키기 위해 분열하는데, 하지만 hematopoietic stem cell의 cell fate를 결정하는 정확한 기전은 아직까지 확실하지 않았다. calcium signaling은 Hematopoiesis에 중요한 역할을 한다 알려져 있으며, calcium-binding protein인 S100A6 protein이 quiescent cell이 proliferation 할 때 증가함이 알려져있다. 이 연구는 S100A6이 hematopoietic stem cell의 self-renewal을 조절하는 인자라는 가설 하에 진행되었으며, 그 결과 S100A6이 Akt를 경우하여 Hematopoietic stem cell을 조절함을 보였다. 이 결과는 백혈병 연구에 있어 새로운 molecular target을 제공하는 결과이다.
- Genomic Rewiring of SOX2 Chromatin Interaction Network During Differentiation of ESCs to Postmitotic Neurons
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Daria Bunina, Nade Abazova, Nichole Diaz, Kyung-Min Noh, Jeroen Krijgsveld, Judith B ZauggCell Systems. 2020 Jun https://doi.org/10.1016/j.cels.2020.05.003
- 분화는 분자적 수준에서 세포 타입 특이적인 복잡한 조절 과정을 거쳐 이루어지는 과정이다. 세포 특이적인 유전자 발현은 Transcription factor에 의해 조절되며, Transcription factor 역시 post-translational modification의 결과물이다. 또한 Transcription factor가 DNA에 접근하기 위해서는 histone modification, chromatic 구조 변화 등이 수반되어야 한다. 이처럼 분화를 분자적 수준에서 이해하기 위해서는 다양한 생물학적 수준에서 분자간 상호작용을 이해할 필요가 있다. 본 연구는 mouse embryonic stem cell에서 neuron으로 분화하는 가정을 4~6개의 time point로 나누어 proteome, transcriptome, chromatin accessibility를 아우르는 데이터를 생산하여 분석하였으며, 이 데이터들을 이용한 multi-omics 분석을 통하여 transcription factor인 sox2가 neuronal genes들 중에서 major regulator임을 밝혀내었다. 본 연구는 줄기세포의 분화를 연구하는데에 multi-omics approache의 중요성과 유용성을 보여줬으며, 줄기세포가 신경세포로 분화하는 것에 대해 한단계 더 높은 이해를 제공하였다.
- A Human Pluripotent Stem Cell-based Platform to Study SARS-CoV-2 Tropism and Model Virus Infection in Human Cells and Organoids
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Liuliu Yang, Yuling Han, Benjamin E. Nilsson-Payant, Vikas Gupta,3 Pengfei Wang, Xiaohua Duan, Xuming Tang, Jiajun Zhu,1 Zeping Zhao, Fabrice Jaffre, Tuo Zhang, Tae Wan Kim, Oliver Harschnitz, David Redmond, Sean Houghton, Chengyang Liu, Ali Naji, Gabriele Ciceri, Sudha Guttikonda, Yaron Bram, Duc-Huy T. Nguyen, Michele Cioffi, Vasuretha Chandar, Daisy A. Hoagland, Yaoxing Huang, Jenny Xiang, Hui Wang, David Lyden, Alain Borczuk, Huanhuan Joyce Chen, Lorenz Studer, Fong Cheng Pan, David D. Ho, Benjamin R. tenOever, Todd Evans, Robert E. Schwartz, Shuibing ChenCell Stem Cell 2020 Jun https://doi.org/10.1016/j.stem.2020.06.015
- 최근 COVID-19의 창궐로 전 세계가 고통받고 있으며, 이 사태가 장기화 될 것이라는 목소리 또한 높아지고 있다. 현재까지 COVID-19에 대한 백신이나 확실한 처방법이 존재하지 않으며, SARS-CoV-2에 대한 바이러스학적인 이해 또한 부족한 실정이다. 현재 SARS-CoV-2에 대한 연구를 위해 다양한 human cell line들이 사용되고 있으나 실제 인간의 장기는 다양한 세포로 이루어져 있으며 SARS-CoV-2의 receptor로 알려진 ACE2의 발현 또한 heterogeneity가 있기 때문에 human cell line에 기반한 연구법으로는 SARS-CoV-2에 대한 연구가 실패할 가능성이 있다. 이 연구는 human pluripotent stem cell을 이용하여 다양한 타입의 세포를 포함한 오가노이드를 개발해 SARS-CoV-2에 대한 연구 플랫폼을 개발하고자 하였다. 본 연구는 SARS-CoV-2외에도 다양한 감염성 질병에 대해서 활용될 수 있을 것으로 기대되며, 치료제 개발을 촉진시킬 수 있는 연구로 기대된다.