줄기세포정보 및 정책

줄기세포 R&D 동향

[학계주요topic] 해외연구동향 2021년 9월

한국줄기세포학회

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Modeling development

Identification of SARS-CoV-2 inhibitors using lung and colonic organoids
Yuling Han, Xiaohua Duan, Liuliu Yang, Benjamin E. Nilsson-Payant, Pengfei Wang, Fuyu Duan, Xuming Tang, Tomer M. Yaron, Tuo Zhang, Skyler Uhl, Yaron Bram, Chanel Richardson, Jiajun Zhu, Zeping Zhao, David Redmond, Sean Houghton, Duc-Huy T. Nguyen, Dong Xu, Xing Wang, Jose Jessurun, Alain Borczuk, Yaoxing Huang, Jared L. Johnson, Yuru Liu, Jenny Xiang, Hui Wang, Lewis C. Cantley, Benjamin R. tenOever, David D. Ho, Fong Cheng Pan, Todd Evans, Huanhuan Joyce Chen, Robert E. Schwartz & Shuibing Chen
Nature volume 589, pages 270-275 (2021)
SARS-CoV-2 productively infects human gut enterocytes
MART M. LAMERS, JOEP BEUMER, JELTE VAN DER VAART, KÈVIN KNOOPS, JENS PUSCHHOF, TIM I. BREUGEM, RAIMOND B. G. RAVELLI, J. PAUL VAN SCHAYCK, ANNA Z. MYKYTYN, HANS Q. DUIMEL, ELLY VAN DONSELAAR, SAMRA RIESEBOSCH, HELMA J. H. KUIJPERS, DEBBY SCHIPPER, WILLINE J. VAN DE WETERING, XMIRANDA DE GRAAF, MARION KOOPMANS, EDWIN CUPPEN, PETER J. PETERS, BART L. HAAGMANS, HANS CLEVERS
Science volume 369, pages 50-54 (2020)
Progenitor identification and SARS-CoV-2 infection in human distal lung organoids
Ameen A. Salahudeen, Shannon S. Choi, Arjun Rustagi, Junjie Zhu, Vincent van Unen, Sean M. de la O, Ryan A. Flynn, Mar Margalef-Català, António J. M. Santos, Jihang Ju, Arpit Batish, Tatsuya Usui, Grace X. Y. Zheng, Caitlin E. Edwards, Lisa E. Wagar, Vincent Luca, Benedict Anchang, Monica Nagendran, Khanh Nguyen, Daniel J. Hart, Jessica M. Terry, Phillip Belgrader, Solongo B. Ziraldo, Tarjei S. Mikkelsen, Pehr B. Harbury, Jeffrey S. Glenn, K. Christopher Garcia, Mark M. Davis, Ralph S. Baric, Chiara Sabatti, Manuel R. Amieva, Catherine A. Blish, Tushar J. Desai & Calvin J. Kuo
Nature volume 588, pages 670-6755 (2020)
Three-Dimensional Human Alveolar Stem Cell Culture Models Reveal Infection Response to SARS-CoV-2
Jeonghwan Youk, Taewoo Kim, Kelly V Evans, Young-Il Jeong, Yongsuk Hur, Seon Pyo Hong, Je Hyoung Kim, Kijong Yi, Su Yeon Kim, Kwon Joong Na, Thomas Bleazard, Ho Min Kim, Mick Fellows, Krishnaa T Mahbubani, Kourosh Saeb-Parsy, Seon Young Kim, Young Tae Kim, Gou Young Koh, Byeong-Sun Choi, Young Seok Ju, Joo-Hyeon Lee
Cell Stem Cell volume 27, pages 905-919 (2020)
최근 바이러스학 연구자들은 바이러스를 배양하고 기전연구를 위한 도구로 오가노이드를 적극 활용하고 있다. 특히, 코로나19을 극복하기 위해 폐, 장, 간, 편도선 등 다양한 오가노이드를 SARS-COV-2 바이러스에 감염시켜 장기별 상호작용을 확인하였는데, 네덜란드 위트레흐트대학 한스클래버 연구팀은 인간 소장 오가노이드(hSIO)에 SARS-CoV-2 바이러스가 감염될 수 있음을 확인하였다. 이는 코로나19 환자가 설사, 구토 등의 소화 문제를 겪는 이유를 보여주었고, 또한 코로나19가 전파될 수 있는 다른 경로를 제시하였다. 국내 KAIST 대학 연구팀, 미국 스탠포드 대학 연구팀은 성체 2형 폐포 상피세포(adult human alveolar epithelial type 2)와 기저세포(KRT5+ basal cell)로부터 폐 오가노이드(lung organoid)를 제작하여 코로나19 바이러스(SARS-CoV-2)의 병리학적 기전을 확인하였다. 또한 미국 웨일 코넬 대학교 연구팀은 폐 오가노이드와 장 오가노이드에 1,000개의 후보물질을 처리하여 SARS-CoV-2 감염을 억제할 가능성이 있는 약물을 선별하였다. 다만, 후보물질 스크리닝의 정확도를 높이기 위해 균일한 오가노이드를 저비용으로 대량 생성할 수 있는 기술 개발이 필요하며, 또한, 면역세포와 혈관세포를 함께 배양하거나, 서로 다른 종류의 오가노이드를 공배양하는 등 in vivo 환경을 더 정확히 모사할 수 있는 연구방법이 필요하다.
Ethics & Policy

Regulatory and intellectual property conundrums surrounding xenotransplantation
Koko Kwisda, Tobias Cantz & Nils Hoppe
Nature Biotechnology volume 39, pages 796-798 (2021)
이종이식(xenotransplantation)은 유전자변형 돼지를 통해 장기이식 부족 문제를 개선할 기술로 부상하고 있으나, 이종이식에 관한 규제 감독 및 특허성 부여가 불명확하여 임상 적용의 걸림돌로 작용함에 따라 환자의 접근성을 높이기 위해 국제적인 공통 표준에 대한 지속적이고 체계적인 토론이 요구되고 있다. 이번 논문에서는 형질전환 돼지 또는 인간-돼지 키메라에 대하여 3가지 이슈(규제 및 지식재산권)를 제기하였는데, 먼저 유전자가위기술(CRISPR-Cas9)을 이용한 형질전환 돼지나 사람의 역분화줄기세포(iPSC)를 돼지 배아에 도입하는 키메라 장기는 고유한 규정에 미적용되고 있다는 점이다. 두 번째로는 이종이식 제품의 정의와 범위가 명확하지 않아 어떤 규제 범주(의료기기 또는 의약품)로 다룰지에 대한 논의가 필요하다. 세 번째로 유형재산권(이식할 물질 세포)뿐만 아니라 무형재산권 (이종이식 세포 생산관련 지식)은 윤리적, 법적으로 복잡하기 때문에 이종이식에 관한 지식재산권 이슈 논의가 이루어져야 한다. 이종이식은 장기 공급 부족을 해결할 수 있는 중요한 기술로, 윤리· 규범적 이슈, 기술의 미성숙 및 허가 규제 미비, 지재권 이슈 등 다양한 관점에서 심도 있는 논의가 필요하다.
Nature, What's next for lab-grown human embryos?, 2021.8.31
인간 배아줄기세포 배양에 대한 ‘14일 규칙(14-day rule)’ 완화를 골자로 한 새로운 줄기세포 연구 가이드라인 제시 후 실험실에서 배양한 인간 배아 연구는 어떻게 진행될 것인가? 14일까지 인간 배아를 배양할 수 있는 기술을 완성한 연구팀은 전 세계적으로 극소수에 불과하지만 관련한 과학기술이 빠르게 발전하고 있는 추세로, 이스라엘 와이즈만 연구소의 Jacob Hanna 연구팀은 마우스 배아가 배양될 수 있는 기간을 2배로 연장하였다. 미국 록펠러 대학의 Brivanlou 연구팀은 마우스 실험을 통해 입증된 결과를 인간 배아 배양에 적용시켜 14일 이후에 발생하는 신경발달 장애와 선천성 심장결함을 이해하는 데 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 이러한 연구를 수행할 수 있는 소수의 연구그룹은 경쟁을 벌이고 있으며, 일부 국가에서는 14일 이후에도 연구가 가능하도록 관련 법률의 변경도 고려하는 상황이다. 하지만 한편에서는 새로운 중단 지점을 제공하지 않고 14일 규칙을 완화한 것에 대해 우려하고 있으며, 일부 연구자들은 14일 후의 새로운 연구가 폭발적으로 늘어날 것으로 기대하지 않으며 올바르다고 확신하지도 않는다고 의견을 표명하였다. 이에 대해 ISSCR 위원회에 속했던 Fu 박사는 과학기술이 너무 빨리 발전하고 있어 또 다른 정지 신호(시기)를 설정하는 것이 어려웠다고 언급하며 대신 이번 가이드라인은 적절한 검토 프로세스가 작동한다는 전제하에 연구를 수행할 수 있는 문은 열어둔 상태라는 의견을 제시하였다.
Reproduction & Development

Evaluating the long-term effect of space radiation on the reproductive normality of mammalian sperm preserved on the International Space Station
Sayaka Wakayama, Daiyu Ito, Yuko Kamada, Toru Shimazu, Tomomi Suzuki, Aiko Nagamatsu, Ryoko Araki, Takahiro Ishikawa, Satoshi Kamimura, Naoki Hirose, Kousuke Kazama, Li Yang, Rei Inoue, Yasuyuki Kikuchi, Erika Hayashi, Rina Emura, Ren Watanabe, Hiroaki Nagatomo, Hiromi Suzuki, Tohru Yamamori, Motoki N Tada, Ikuko Osada, Masumi Umehara, Hiromi Sano, Haruo Kasahara, Akira Higashibata, Sachiko Yano, Masumi Abe, Satoshi Kishigami, Takashi Kohda, Masatoshi Ooga, Teruhiko Wakayama
SCIENCE ADVANCES volume 7, doi 10.1126/sciadv.abg5554 (2021)
미래 우주 탐사에서 가장 중요한 질문 중 하나인 인간을 포함한 포유류가 지구 외 다른 행성에서 생존할 수 있는가에 대해서 최근 국제우주정거장(International Space Station, ISS)에서 장기간 보관되었던 마우스의 정자에서 정상적인 새끼를 번식시키는데 성공한 연구결과가 발표되었다. 일본 연구팀(일본 야마나시대학, 일본항공우주탐사국(JAXA), 국립양자방사선연구개발원 등)은 우주방사선에 노출된 정자 샘플을 3회(9개월, 2년 9개월, 5년 10개월)에 걸쳐 지구로 다시 가져와 생물학적 실험을 통해 정상적인 새끼를 분만하였으며, 이는 지구에서 보관하고 있었던 정자를 통해 번식한 새끼와도 거의 차이가 없음을 확인하였다. 연구팀은 우주 방사선이 정자 DNA 또는 불임에 영향을 미치지 않았고, 유전적으로 거의 정상적인 후손을 번식하였으며 다음 세대에도 이상이 없다는 점에서 의의를 두고, "우주시대"가 도래하기 전에 우주 방사선이 살아있는 유기체뿐만 아니라 미래 세대에 미치는 영향을 조사하는 것이 매우 중요하다고 강조하였다.

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