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전자 망막 임플란트에 대한 초기 시도가 있었지만, 망막 조직의 이식은 동물 실험에서 시간이 매우 많이 걸렸다.
최근 피부결합 조직세포로 만든 ‘대체 광감각 세포’에 의해 가능.
“이식 후 3주에서 4 주 사이에 14마리 마우스 중 6마리가 어두운 곳에서도 동공 반사를 보였다” 이식 성공률은 43%로 아직 낮다.

세포 이식으로 눈먼 생쥐가 빛을 본다.
망막에서 피부 세포를 기능성 빛 감각 세포로 직접 변환했다.

어둠 속의 빛 :
미국 연구원들이 망막 세포가 파괴돼 앞을 못보는 생쥐의 시력을 회복시키는 데 성공했다.
과학자들이 변환된 피부결합 조직세포로 만든 ‘대체 광감각 세포’에 의해 가능하다.
이 광 수용기를 이식한 후 거의 절반의 생쥐가 밝고 어두운 것을 구별할 수 있었다고 네이처 Nature 저널에 발표된 내용이다.

▲ 망막 시신경 세포가 파괴되면 아직 치료법이 없다. 그러나 실험실에서 자란 대체 세포는 아마도 도움이 될 수 있다. 사진:pixabay

망막의 빛 감각 세포가 파괴되면 다시 자라지 않는다.
따라서, 연령 관련 황반변성 (AMD) 또는 망막염 색소증과 같은 안과 질환으로 인한 실명은 회생이 불가능하다. 전자 망막 임플란트에 대한 초기 시도가 있었으며, 줄기세포에서 망막 조직의 이식은 적어도 동물 실험에서 성공적이었지만 시간이 매우 많이 걸렸다.

*섬유아세포는 시각적 세포가 된다.

이제 더 간단한 해결책이 가능하게 됐다.
노스 텍사스 대학(University of North Texas)의 비라지 마하토(Biraj Mahato)가 이끄는 연구원들은 피부 결합 조직 세포를 줄기세포를 거치지 않고 직접 작은 막대로 변환하는 데 성공했다. 이러한 재프로그래밍을 위해 연구원들은 5가지 화합물의 칵테일로 인간이나 생쥐의 섬유아세포를 처리했다.
*섬유아세포 [fibroblast, 纖維芽細胞]
섬유성 결합조직의 중요한 성분을 이루는 세포로 조직 절편으로 관찰하면 편평하고 길쭉한 외형을 가지며 흔히 불규칙한 돌기를 보인다

이 치료를 통해 Mahato와 그의 팀은 결합 조직 세포에서 유전자 및 세포 과정을 변화시켜 생리학적으로 감각 세포가 되도록 하는 데 성공했다. 연구원들이 보고한 바와 같이, 작은 막대형 유전자는 재 프로그래밍된 세포에서 판독되었으며, 섬유 모세포의 전형적인 유전자는 하향 조절됐다.

10일 이내에 다시 프로그래밍

베데스다에 있는 국립안과연구소(National Eye Institute)의 공동저자 아난드 스와루프(Anand Swaroop)는 “이것은 광 수용체-유사 세포가 직접적인 화학적 재 프로그래밍에 의해 생성될 수 있음을 보여주는 최초의 연구이다”고 말했다.
가장 큰 장점은 재 프로그래밍된 줄기 세포의 도움으로 망막 세포를 생산하는 데 6개월이 소요될 수 있지만 이 화학 공정은 약 10일밖에 걸리지 않았다.

실험실에서 자란 망막 세포는 얼마나 잘 작동할까? 그들은 망막 이식에 적합할까?
이를 테스트하기 위해 과학자들은 새로 생겨난 막대 세포를 14마리 생쥐의 망막에 이식했다. 유전적 결함으로 인해, 이들은 더 이상 기능적 빛 감각 세포를 갖지 못하는 눈먼 생쥐들이다

▲ 이 면역 형광 이미지는 마우스 망막에 이식된 대체 광 감각 세포 (녹색)를 보여준다. © Sai Chavala

눈먼 쥐가 다시 빛을 본다

적어도 일부 맹인 마우스는 대체 세포에 의해 기초적인 시력을 제공받는 것으로 밝혀졌다. Mahato와 그의 동료들은 “이식 후 3주에서 4 주 사이에 14마리 마우스 중 6마리가 어두운 곳에서도 동공 반사를 보였다”고 보고했다.
동공의 비자발적 수축은 뇌가 눈에 빛의 발생률에 대한 신호를 받는 경우에만 발생한다.
추가 시험에서, 이들 마우스는 또한 사육하는 우리에서 밝게 빛나는 기둥을 피하고 어두운 영역을 찾았다.

과학자들은 “이러한 결과는 화학적으로 유도된 광수용 세포가 눈먼 쥐의 시각 기능을 회복시킬 수 있다는 증거를 제공한다”고 말했다.
이것은 이 동물의 망막 검사로 확인되었다. 성공적으로 조치된 마우스에서, 대체 세포가 성장하고 시냅스를 통해 신경에 연결되었다. 그들은 3개월 후에도 여전히 신경 연결이 확인됐다. 대조적으로, 치료가 효과가 없었던 8마리 동물에서는 망막에 이식된 세포가 거의 없었다.

첫 단계

연구자들은 그들의 방법이 망막의 기능적 대체 세포를 생산하는데 기본적으로 적합하다고 제안한다. 그러나 이식 성공률은 여전히 ​​43%로 상당히 낮다. 성장한 세포의 밀도도 완전한 시력을 회복하기에 충분하지 않다. 지금까지 마우스는 빛과 어둠을 구분할 수 있었다.

따라서 이 과정이나 유사한 과정을 사람에게도 사용하려면 시간이 다소 걸릴 것이다.
그럼에도 불구하고 과학자들은 이 접근 방식이 앞으로 손상된 광수용체를 대체할 유망한 방법으로 보고 있다. Swaroop는 “이러한 직접 재 프로그래밍이 세포 수준에서 어떻게 작동하는지 알아내는 것도 중요하다. 이 발견은 망막의 대체 세포뿐만 아니라 다른 많은 세포 유형을 생성하는 데 도움이 될 수 있다” 설명했다.

(Nature, 2020; doi : 10.1038 / s41586-020-2201-4)
출처 : NIH / National Eye Institute

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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