염색질 수준에서의 세포 운명 제어: CCK-MGI-KI-중국 학부 공동 강연¶
원제목: CCK-föreläsning med MGI och KI-Kina fakulteten: Cell Fate Control at the Chromatin Level
핵심 요약
- 세포 운명 프로그래밍 및 재프로그래밍 연구는 모든 세포 운명 결정이 공통된 메커니즘으로 제어된다는 가설을 지지하고 있음.
- 염색질 수준에서 작동하는 '열림-닫힘 그리고 닫힘에서 열림 (OCCO)' 모델이 제안되었으며, 현재는 배아 발생 초기 단계에서 3D 게놈 구조에 영향을 미치는 구성 요소를 식별하는 데 집중하고 있음.
- 이러한 연구 통찰은 세포 운명 메커니즘에 작용하는 인공 세포 운명 조절자를 설계하는 데 영감을 주었음.
상세 내용¶
CCK, MGI, 그리고 KI-중국 학부의 공동 주최로 웨스트레이크 대학교의 단칭 페이(Duanqing Pei) 교수의 특별 강연이 개최되었습니다. 이번 강연의 핵심 주제는 '염색질 수준에서의 세포 운명 제어'로, 현대 생명공학 및 재생 의학 분야의 최신 연구 동향을 조명했습니다.
페이 교수는 재생 생물학 분야의 세계적인 권위자로, 웨스트레이크 대학교의 재생 생물학 석좌 교수이자 부총장 겸 미래 생명 의학 학장으로 재직 중입니다. 또한 홍콩 과학혁신연구원 산하 재생 의학 및 건강 연구 센터의 학술 센터장을 맡고 있습니다. 그는 칭화대학교 교수 및 중국과학원 광저우 생의학 및 보건 연구소 소장을 역임하는 등 다양한 기관에서 중요한 역할을 수행하며 학계에 기여해 왔습니다.
강연의 주요 내용은 세포 운명 결정에 대한 새로운 가설을 제시했습니다. 다양한 세포 운명 프로그래밍 및 재프로그래밍 모델에서 얻은 증거들은 모든 세포 운명 결정이 단일하고 공통적인 메커니즘에 의해 제어된다는 가설을 뒷받침합니다. 페이 교수팀은 이러한 세포 운명 제어 메커니즘이 염색질 수준에서 '열림-닫힘 그리고 닫힘에서 열림(OCCO)'이라는 작업 모델로 작동한다고 제안했습니다.
현재 연구는 배아 발생 초기 단계에서 전능성(Toti-potency), 나이브(naive) 상태, 프라임드(primed) 상태 간의 전환 과정에서 3D 게놈 구조에 영향을 미치는 이 OCCO 메커니즘의 구성 요소를 추가로 식별하는 데 집중하고 있습니다. 이러한 연구는 세포가 어떻게 특정 정체성을 얻고 유지하는지, 그리고 이 정체성을 어떻게 변경할 수 있는지에 대한 근본적인 이해를 제공합니다.
연구를 통해 얻은 통찰력은 실제 응용 분야로 이어지고 있습니다. 페이 교수팀은 세포 운명 메커니즘에 직접 작용하여 세포의 운명을 조절할 수 있는 인공 세포 운명 조절자를 설계하는 데 이 지식을 활용하고 있습니다. 그의 대표적인 출판물로는 현탁액에서의 재프로그래밍, 비타민 C가 체세포 재프로그래밍 품질에 미치는 영향, iPSC로의 체세포 재프로그래밍 과정에서 H3K9 메틸화가 장벽으로 작용한다는 내용 등이 있으며, 이는 재생 생물학 분야에 큰 영향을 미쳤습니다.
편집자 노트¶
세포 운명 제어 연구는 일반 대중에게는 다소 생소할 수 있지만, 사실 우리 삶에 엄청난 잠재적 영향을 미치는 미래 의학의 핵심 분야입니다. '세포 운명 제어'는 말 그대로 우리 몸을 구성하는 다양한 세포들이 어떤 기능을 수행할지 결정하고, 필요에 따라 그 운명을 바꾸는 기술을 의미합니다. 예를 들어, 피부 세포를 뇌세포로 바꾸거나, 손상된 장기 세포를 건강한 세포로 대체하는 것이 가능해진다면, 파킨슨병, 당뇨병, 척수 손상과 같은 난치병 치료에 획기적인 전환점이 될 것입니다.
페이 교수가 제시한 '염색질 수준'에서의 제어라는 개념은 이 기술의 핵심 원리를 설명합니다. 우리 몸의 모든 세포는 동일한 DNA를 가지고 있지만, 어떤 세포는 피부가 되고 어떤 세포는 심장이 되는 것은 DNA가 어떻게 접혀 있고(염색질) 어떤 유전자가 발현되는지에 따라 달라집니다. 염색질이 열리고 닫히는 방식이 세포의 운명을 결정하는 '마스터 스위치'와 같다는 것이죠. OCCO 모델은 이 스위치를 조절하는 보편적인 메커니즘을 찾으려는 시도이며, 이 스위치를 이해하고 제어할 수 있다면 우리는 세포의 정체성을 자유자재로 바꿀 수 있는 '리모컨'을 갖게 되는 셈입니다.
이러한 연구가 성공한다면 우리의 일상은 근본적으로 변화할 수 있습니다. 예를 들어, 개인 맞춤형 장기 재생, 노화된 세포를 젊은 상태로 되돌리는 항노화 치료, 심지어 질병이 발병하기 전에 세포 수준에서 문제를 교정하여 예방하는 것이 가능해질 수 있습니다. 궁극적으로는 우리 몸이 스스로를 치유하고 재생하는 능력을 극대화하여 건강하고 활기찬 삶을 더 오래 유지하는 데 기여할 것으로 기대됩니다. 이번 강연은 바로 그 가능성을 탐구하는 중요한 발걸음이라 할 수 있습니다.