배아 연구 혁신: 신기술로 태아 척수 기형 이해와 예방 방법 발견

SeoulUCL의 과학자들은 닭 배아의 뇌와 척수에서 힘을 측정하는 센서를 개발했습니다. 이 센서들은 척추갈림증과 같은 선천성 기형을 더 잘 이해하고 예방하기 위한 것입니다. 이 연구는 파도바 대학교와 베네토 분자 의학 연구소(VIMM)와 공동으로 진행되었으며, 저널 네이처 머티리얼즈에 게재되었습니다.

과학자들은 배아가 성장할 때 사용하는 기계적 힘을 측정하는 새로운 생명공학 기술을 개발하고 있습니다. 이러한 힘은 기관과 신체 시스템, 예를 들어 중추신경계가 되는 신경관을 형성하는 데 중요합니다.

매년 유럽에서는 약 2,000명 중 한 명의 신생아가 척수 기형을 가지고 태어납니다. 기존의 유전자 및 분자 연구로는 이러한 문제를 완전히 설명할 수 없었습니다. 이에 과학자들은 이제 조직 내 물리적 힘이 배아 발달에 미치는 영향을 연구하고 있습니다. 그러나 배아의 척수는 매우 작고 섬세하기 때문에 이를 연구하기가 어렵습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 과학자들은:

닭 배아의 발달 중인 신경계에 직경 약 0.1mm의 매우 작은 힘 센서를 3D 프린터로 직접 제작하였습니다. 배아에 액체를 직접 적용한 후 강한 레이저에 노출시켰을 때, 그 액체는 스프링과 유사한 고체로 변했습니다. 이 고체는 성장 중인 척수에 부착되어 배아 세포들이 만들어내는 기계적 힘에 의해 변형되었습니다.

센서는 속눈썹 무게의 약 10분의 1 정도의 매우 작은 힘을 측정했습니다. 정상적인 발달을 위해서는 양의 힘이 음의 힘보다 강해야 합니다. 연구자들은 이러한 힘을 측정하여 양의 힘을 증대시키거나 음의 힘을 줄일 수 있는 약을 찾고 있으며, 이는 척추이분증 같은 선천적 결함을 예방하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 약은 또한 임신 중에 이미 이러한 문제를 예방하는 데 도움이 되는 것으로 알려진 엽산 섭취의 이점을 더욱 높일 수 있습니다.

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이 연구는 박사후 연구원인 에이리니 마니우 박사가 주도했습니다. 그녀는 새로운 재료와 첨단 현미경 기술의 사용이 배아 발달을 이해하는 방식을 바꿀 수 있다고 설명했습니다. 이 연구는 중추 신경계 문제를 예방하고 치료하는 새로운 방법을 개발하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

연구팀은 그들의 기술이 인간의 줄기세포가 척수세포로 전환되는 과정에서 작동함을 발견했습니다. 미래에는 이 기술을 통해 건강한 사람의 줄기세포와 척추이분증을 가진 사람의 줄기세포를 비교할 수 있을 것입니다. 이를 통해 어떤 사람들이 왜 이러한 질환을 앓게 되는지를 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다.

UCL 그레이트 오먼드 스트리트 아동 건강 연구소의 가브리엘 갈레아 박사는 이 기술이 다양하게 활용될 수 있음을 강조했습니다. 그는 다른 연구 그룹들도 이 기술을 사용하기 시작하길 바라고 있습니다.

파도바 대학교 및 VIMM의 니콜라 엘바소레 교수는 공동 수석 저자로서, 이 발견이 배아 발달에서의 기계적 힘을 더 잘 이해하는 데 도움을 준다고 설명했습니다. 이러한 지식은 척추 이분증 같은 질환을 예방할 새로운 방법을 제시합니다. 이러한 힘을 정확히 측정하는 것은 큰 진전입니다.

이 발견은 선천성 기형을 예방하고 치료하는 새로운 방법을 제공함으로써 생물 의학 연구에 변화를 가져올 수 있습니다. 이번 연구에서 이루어진 진전은 현대 기술과 다양한 분야 간 협력이 얼마나 효과적인지를 보여줍니다.