줄기세포가 뿌리를 내리다

Aparna는 하버드 대학교에서 생물정보학 및 유전체학 박사 학위를 취득하려는 프리랜서 과학 작가입니다. 그녀는 최첨단 과학과 인간의 탐구를 모두 찾기 위해 다양한 분야의 교육을 활용합니다.

단 음식과 부식성 산을 섭취하면서 치아는 많은 손상을 입을 수 있습니다. 특히, 교활한 박테리아가 치아의 보호 외층을 몰래 지나갈 때 치아 중심부에 살고 있는 치수에 침투할 수 있습니다. 이러한 원치 않는 거주자는 염증을 유발합니다. 이는 우리가 타는 듯한 통증과 붓기로 더 잘 인식할 수 있게 해줍니다.

하지만 치아는 무방비 상태가 아닙니다. 경미한 감염을 퇴치하고 일부 손상을 복구할 수 있습니다. 일리노이 대학 시카고 캠퍼스의 생명공학자인 스리람 라빈드란(Sriram Ravindran)은 “치아 치수는 스스로 치료하고 재생하는 능력이 있지만 그 능력은 매우 제한적입니다. “그들은 전능한 세포가 아닙니다.”

이러한 재생 능력은 치수에 묻혀 있는 줄기 세포에서 비롯됩니다. 이 세포는 건강한 치아 치수에 필요한 다양한 세포 유형으로 변할 수 있지만, 감염이나 기타 부상으로 손상된 조직을 복원하기에는 항상 충분한 양의 주스가 있는 것은 아닙니다. 감염이 너무 많이 진행되면 치과 개입이 필요합니다. 여기에는 박테리아를 제거하고 치아를 채우는 근관 치료나 치아 추출과 같은 절차가 포함될 수 있습니다.

King's College London의 치과의사이자 재생생물학자인 Ana Angelova Volponi는 "[근관을 사용하면] 치아 치수 조직의 연조직을 제거하고 이를 무기 물질로 대체합니다"라고 말했습니다. "하지만 그 순간 치아는 어떤 활력도 잃게 됩니다."

치아를 제거하거나 폴리머로 채우는 대신, 과학자들은 치아의 재생 능력을 치아 손실에 대한 생물학적 솔루션으로 전환하는 방법을 찾고 있습니다. 생물학적 분자의 조합, 세심하게 설계된 지지대, 생물학적으로 영감을 받은 전달 시스템의 도움으로 그들은 치아뿐만 아니라 신체의 다른 퇴행성 부분도 치료할 수 있는 임상의의 도구 키트를 확장하기를 희망합니다.

줄기세포는 치수에만 있는 것이 아닙니다. 또한 잇몸, 치아를 고정하는 치조골, 심지어 치아를 뼈에 단단히 고정시키는 얇은 섬유에도 있습니다. 입의 다른 부분에 있는 줄기 세포는 약간 다른 특성을 가질 수 있습니다. 일부는 더 빨리 분열할 수 있는 반면 다른 일부는 특정 조직을 재생하는 경향이 더 높습니다(1).

얼핏 보면 치아줄기세포는 골수에서 추출한 줄기세포와 놀라울 정도로 유사해 보인다. 크게 중간엽줄기세포로 분류되며, 모든 종류의 세포를 재생시킬 수는 없지만, 여전히 가능한 경로가 많습니다.

Ravindran은 “줄기세포가 존재하는 세포외 환경이 그 세포에 어떤 일이 일어나는지를 결정합니다.”라고 말했습니다. 치아 내부에서는 다양한 치수세포가 되는 과정을 밟고 있습니다. 그러나 분자와 유전 신호의 올바른 조합은 이 경로를 변화시켜 뼈에서 지방에 이르기까지 모든 것으로 바꿀 수 있습니다.

과학자들이 손상된 치아를 복구한다고 상상하는 한 가지 방법은 줄기 세포를 치아에 전달하고 손상된 세포를 재생하도록 올바른 신호를 보내는 것입니다. 까다로운 부분은 어떤 요인이 이러한 결과를 초래하는지 정확히 아는 것입니다. 결국, 치아 소켓에 지방 덩어리를 키우는 것은 도움이 되지 않을 것입니다.

안젤로바 볼포니(Angelova Volponi)는 줄기 세포가 치아 내에서 정상적으로 발달할 때나 인공 실험실 환경에서 발달 신호 분자로 자극을 받을 때 다양한 유전자의 발현 수준을 측정했습니다. 이 접근법은 줄기 세포를 치아의 단단한 외층 중 하나인 상아질을 생성하는 세포로 전환시키는 핵심 분자를 ​​식별할 수 있습니다. 그녀는 또한 줄기 세포를 유전적으로 조작하여 상처 치유 능력을 강화하는 방법에 대해서도 생각하고 있습니다.

반면에 Ravindran은 "블랙박스" 접근 방식을 취했습니다. 그는 세포에서 방출되고 다른 세포에 흡수되는 RNA 및 단백질 분자의 작은 패키지인 엑소솜에 중점을 둡니다. Ravindran은 "이것은 셀 간 통신을 위해 우편배달업체라고 부를 수 있는 것입니다."라고 말했습니다. 특정 세포(예: 뼈 세포)의 엑소좀은 줄기세포에 동일한 유형의 세포로 전환하도록 지시할 수 있습니다. 이 전략을 사용하면 Ravindran은 차별화와 관련된 각 요소를 수동으로 결정할 필요가 없습니다. 세포는 이미 엑소좀으로 편리하게 포장했습니다.